RSS
Наши специалисты с радостью ответят на любой интересующий по нашим услугам вопрос.
1 Июня 2017
Самое универсальное решение для проблем с качеством электроэнергии
Введение
Внутренние и промышленные нагрузки содержат все большее число электронных схем, которые снабжены токами, которые не являются чисто синусоидальными. Например, двигатели все чаще используют частотное регулирование, которое требует преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), а затем обратно в DC. Учитывая, что источник питания обычно находится в переменном токе, это требует более широкого использования электронных преобразователей мощности (выпрямителей, инверторов и т. Д.) Для этих преобразований постоянного тока и переменного тока. То же самое происходит с обычными нагрузками, такими как компьютеры, светодиодное и разрядное освещение, лифты и т.д.
Результатом несинусоидального потребления является то, что напряжение также испытывает некоторые искажения из-за падения напряжения в импедансах линий и трансформаторов. В журналах мы можем отметить небольшое искажение напряжения в однофазной сети (низкий THD) и более сильное искажение в трехфазном примере. В обоих случаях форма тока сильно отличается от синусоидального тока, а значения THD выше.
Чтобы регулировать эту проблему и ограничивать уровни искажений напряжения в точках подключения к общедоступным сетям, существуют международные стандарты, устанавливающие пределы гармонических излучений для блоков и систем, подключенных к сети (таблица 1). Наиболее значимыми являются те, которые связаны с уровнями совместимости.
Некоторые ключевые понятия относительно гармоник
Мы можем лучше понять проблемы гармоник, взглянув на некоторые базовые понятия, которые были опубликованы в нескольких статьях и книгах, и которые кратко изложены ниже:
Источником проблем гармоник являются приемники, которые потребляют искаженные токи (называемые «нелинейными» приемниками).
Проблема, распространяющаяся на других пользователей, подключенных к одной и той же сети, зависит от импеданса сети, которая зависит от дистрибьюторской компании. Этот импеданс обычно не является прямым, но может быть рассчитан по имеющейся мощности короткого замыкания (чем больше мощность короткого замыкания, тем меньше импеданс).
У пользователей есть раздел линий распределения до того, как они достигнут конечной нагрузки. Таким образом, проблемы, которые могут возникнуть при подключении к сети их установки, могут быть связаны с отсутствием мощности короткого замыкания, но во многих случаях проблемы, которые могут возникать в точках, расположенных дальше по линии от сетевого подключения, часто связаны с Импедансы в самой установке.
Кроме того, с точки зрения искажений дальше по линии от сетевого соединения, мы должны помнить, что импеданс линии имеет очень значительный индуктивный компонент. Поэтому много раз речь идет не об использовании распределительных кабелей с большими поперечными сечениями, а о предельной индуктивности на метр кабелей. Это достигается за счет оплетки и скручивания распределительных кабелей (часто отвергаемых установками из-за эстетики).
Проблема искажения напряжения в точке PCC может усугубиться из-за резонансов между конденсаторами компенсации коэффициента мощности и индуктивностью распределительных линий (трансформаторов и линий).
Корректирующие меры (фильтры) должны быть установлены как можно ближе к нагрузкам, которые генерируют гармоники.
Короче говоря, решение проблемы гармоник является двунаправленным: с одной стороны, пользователи должны ограничить количество гармонических токов, генерируемых их приемниками, и должны попытаться распределить электроэнергию на своих заводах с низким импедансом на метр кабеля. С другой стороны, дистрибьюторская компания должна обеспечить минимальную мощность короткого замыкания и обеспечить, чтобы пользователи не превышали определенные пределы искажений, чтобы не нанести вред своим соседям, которые разделяют сеть.
Когда уровни гармоник, генерируемые приемниками, не разрешены для системы распределения, поставляющей их, должны быть установлены корректирующие фильтры. В этой статье мы сосредоточимся на объяснении концепции фильтрации.
Пределы совместимости из-за гармоник
Наличие гармоник в сети имеет несколько последствий. Наиболее важные из них описаны ниже.
Ухудшение качества волны напряжения, влияющее на чувствительные приемники.
Перегрузка и возможный параллельный резонанс между линейной индуктивностью и компенсационными конденсаторами коэффициента мощности (PF).
Ухудшение коэффициента мощности. Таким образом, мощность сетевого электропитания уменьшилась из-за большого размера.
Перегрузка кабелей и особенно трансформаторов (очень резкое увеличение потерь железа).
Проблемы нежелательного отключения защитных устройств.
Чтобы избежать этих проблем, существуют стандарты, которые устанавливают минимальное качество мощности, которое ограничивает максимальные уровни искажений для волны напряжения, подаваемой в точке подключения, в общедоступную сеть (PCC). Эти ограничения называются пределами совместимости. В таблице 2 приведено краткое изложение этих пределов для гармоник в промышленных сетях LV. Различные классы, упомянутые в этой таблице, соответствуют:
Класс 1 : Промышленная среда, предназначенная для питания чувствительных электронных блоков
Класс 2 : Нормальная промышленная среда. Обычные лимиты для общедоступных сетей
Класс 3 : Ухудшение промышленной среды (как правило, из-за наличия преобразователей). Не подходит для питания чувствительных устройств.
Класс 3 : Ухудшение промышленной среды (как правило, из-за наличия преобразователей). Не подходит для питания чувствительных устройств.
Гармоники напряжения обусловлены падением напряжения, создаваемым гармониками тока на импедансах линии распределения. Это проиллюстрировано на рис. 2. Таким образом, достижение этих пределов зависит от двух факторов:
Уровень излучения приемников: чем больше выбросов, тем больше искажений, вызванных падением напряжения, создаваемым гармоническими токами в сети
Сопротивление сети: чем больше импеданса, тем больше падение напряжения для того же значения эмиссии приемников
Какие установки требуют активных фильтров?
Некоторые из описанных выше нарушений могут быть смягчены и исправлены с помощью фильтров. Активные фильтры - идеальное решение для установок с большим количеством однофазных и трехфазных нагрузок, которые генерируют гармоники и имеют разные режимы потребления.
Активные фильтры - это блоки, основанные на преобразователях, которые модулируют ширину импульса ШИМ. Существует два вида: последовательные фильтры и параллельные фильтры. Параллельные фильтры часто используются для соответствия стандартам IEC-61000-3.4 и IEEE-519, поскольку они основаны на использовании инвертора для встраивания гармоник, потребляемых нагрузкой в сеть в антифазе. Инжир. 3 иллюстрирует этот принцип работы, показывающий нагрузку, фильтр и сетевые токи. Мы видим, что сумма I LOAD + I FILTER дает нам синусоидальный ток I NETWORK . Инжир. На фиг.4 показан параллельный активный фильтр и его схематическая диаграмма.
Решение
Фильтрационные устройства добавляли дополнительные функции для адаптации к изменениям в установках, будь то расширения или изменения в оборудовании. Это может потребовать большей фильтрации конкретных гармоник или балансировки фазы. Также может быть полезно иметь коррекцию коэффициента мощности в этих устройствах.
В качестве решения упомянутых проблем CIRCUTOR разработал новый AFQevo Active Filter . Его новый дизайн предлагает такие преимущества, как:
Фильтрационная способность для токов 30 А на фазу и 90 А нейтральной.
Если требуется больше возможностей фильтрации, система может быть расширена с одновременным подключением до 100 активных фильтров AFQevo.
Уменьшенный металлический корпус для настенного монтажа. Его компактные размеры облегчают установку.
Коммуникации для лучшего управления электроэнергией установки.
Многочастотный и частотный диапазоны (50/60 Гц).
Уменьшение гармонических токов до 50-й гармоники (2500 Гц).
Выбираемая фильтрация гармонических частот для достижения более высокой эффективности фильтрации.
Коррекция коэффициента мощности (индуктивная / емкостная).
Балансировка фазного тока. В модели 4W это помогает снизить потребление в нейтральных условиях.
Выводы
Наличие гармоник в линиях распределения увеличивается, вызывая множество проблем, связанных с ухудшением качества волны напряжения. Это приводит к чрезмерно крупным установкам, что приводит к значительным дополнительным потерям. Несмотря на существующие стандарты, ограничивающие потребление этих гармоник, полезно фильтровать их, поскольку он позволяет оптимизировать участки кабелей и мощности для подстанций MV, уменьшить потери в установках и избежать производственных потерь.
Решением проблемы является рациональный и комплексный дизайн гармонических фильтров (см. Соответствующую статью о калибровке подходящего активного фильтра), например, активные фильтры, которые помогают решить проблему с доступными издержками, легко компенсируемыми сбережениями в потерях, улучшают жизнь некоторых Компонентов в установках и оптимизирует их распределительную инфраструктуру (кабельные каналы, трансформаторы и т. Д.).
Внутренние и промышленные нагрузки содержат все большее число электронных схем, которые снабжены токами, которые не являются чисто синусоидальными. Например, двигатели все чаще используют частотное регулирование, которое требует преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), а затем обратно в DC. Учитывая, что источник питания обычно находится в переменном токе, это требует более широкого использования электронных преобразователей мощности (выпрямителей, инверторов и т. Д.) Для этих преобразований постоянного тока и переменного тока. То же самое происходит с обычными нагрузками, такими как компьютеры, светодиодное и разрядное освещение, лифты и т.д.
Результатом несинусоидального потребления является то, что напряжение также испытывает некоторые искажения из-за падения напряжения в импедансах линий и трансформаторов. В журналах мы можем отметить небольшое искажение напряжения в однофазной сети (низкий THD) и более сильное искажение в трехфазном примере. В обоих случаях форма тока сильно отличается от синусоидального тока, а значения THD выше.
Чтобы регулировать эту проблему и ограничивать уровни искажений напряжения в точках подключения к общедоступным сетям, существуют международные стандарты, устанавливающие пределы гармонических излучений для блоков и систем, подключенных к сети (таблица 1). Наиболее значимыми являются те, которые связаны с уровнями совместимости.
Некоторые ключевые понятия относительно гармоник
Мы можем лучше понять проблемы гармоник, взглянув на некоторые базовые понятия, которые были опубликованы в нескольких статьях и книгах, и которые кратко изложены ниже:
Источником проблем гармоник являются приемники, которые потребляют искаженные токи (называемые «нелинейными» приемниками).
Проблема, распространяющаяся на других пользователей, подключенных к одной и той же сети, зависит от импеданса сети, которая зависит от дистрибьюторской компании. Этот импеданс обычно не является прямым, но может быть рассчитан по имеющейся мощности короткого замыкания (чем больше мощность короткого замыкания, тем меньше импеданс).
У пользователей есть раздел линий распределения до того, как они достигнут конечной нагрузки. Таким образом, проблемы, которые могут возникнуть при подключении к сети их установки, могут быть связаны с отсутствием мощности короткого замыкания, но во многих случаях проблемы, которые могут возникать в точках, расположенных дальше по линии от сетевого подключения, часто связаны с Импедансы в самой установке.
Кроме того, с точки зрения искажений дальше по линии от сетевого соединения, мы должны помнить, что импеданс линии имеет очень значительный индуктивный компонент. Поэтому много раз речь идет не об использовании распределительных кабелей с большими поперечными сечениями, а о предельной индуктивности на метр кабелей. Это достигается за счет оплетки и скручивания распределительных кабелей (часто отвергаемых установками из-за эстетики).
Проблема искажения напряжения в точке PCC может усугубиться из-за резонансов между конденсаторами компенсации коэффициента мощности и индуктивностью распределительных линий (трансформаторов и линий).
Корректирующие меры (фильтры) должны быть установлены как можно ближе к нагрузкам, которые генерируют гармоники.
Короче говоря, решение проблемы гармоник является двунаправленным: с одной стороны, пользователи должны ограничить количество гармонических токов, генерируемых их приемниками, и должны попытаться распределить электроэнергию на своих заводах с низким импедансом на метр кабеля. С другой стороны, дистрибьюторская компания должна обеспечить минимальную мощность короткого замыкания и обеспечить, чтобы пользователи не превышали определенные пределы искажений, чтобы не нанести вред своим соседям, которые разделяют сеть.
Когда уровни гармоник, генерируемые приемниками, не разрешены для системы распределения, поставляющей их, должны быть установлены корректирующие фильтры. В этой статье мы сосредоточимся на объяснении концепции фильтрации.
Пределы совместимости из-за гармоник
Наличие гармоник в сети имеет несколько последствий. Наиболее важные из них описаны ниже.
Ухудшение качества волны напряжения, влияющее на чувствительные приемники.
Перегрузка и возможный параллельный резонанс между линейной индуктивностью и компенсационными конденсаторами коэффициента мощности (PF).
Ухудшение коэффициента мощности. Таким образом, мощность сетевого электропитания уменьшилась из-за большого размера.
Перегрузка кабелей и особенно трансформаторов (очень резкое увеличение потерь железа).
Проблемы нежелательного отключения защитных устройств.
Чтобы избежать этих проблем, существуют стандарты, которые устанавливают минимальное качество мощности, которое ограничивает максимальные уровни искажений для волны напряжения, подаваемой в точке подключения, в общедоступную сеть (PCC). Эти ограничения называются пределами совместимости. В таблице 2 приведено краткое изложение этих пределов для гармоник в промышленных сетях LV. Различные классы, упомянутые в этой таблице, соответствуют:
Класс 1 : Промышленная среда, предназначенная для питания чувствительных электронных блоков
Класс 2 : Нормальная промышленная среда. Обычные лимиты для общедоступных сетей
Класс 3 : Ухудшение промышленной среды (как правило, из-за наличия преобразователей). Не подходит для питания чувствительных устройств.
Класс 3 : Ухудшение промышленной среды (как правило, из-за наличия преобразователей). Не подходит для питания чувствительных устройств.
Гармоники напряжения обусловлены падением напряжения, создаваемым гармониками тока на импедансах линии распределения. Это проиллюстрировано на рис. 2. Таким образом, достижение этих пределов зависит от двух факторов:
Уровень излучения приемников: чем больше выбросов, тем больше искажений, вызванных падением напряжения, создаваемым гармоническими токами в сети
Сопротивление сети: чем больше импеданса, тем больше падение напряжения для того же значения эмиссии приемников
Какие установки требуют активных фильтров?
Некоторые из описанных выше нарушений могут быть смягчены и исправлены с помощью фильтров. Активные фильтры - идеальное решение для установок с большим количеством однофазных и трехфазных нагрузок, которые генерируют гармоники и имеют разные режимы потребления.
Активные фильтры - это блоки, основанные на преобразователях, которые модулируют ширину импульса ШИМ. Существует два вида: последовательные фильтры и параллельные фильтры. Параллельные фильтры часто используются для соответствия стандартам IEC-61000-3.4 и IEEE-519, поскольку они основаны на использовании инвертора для встраивания гармоник, потребляемых нагрузкой в сеть в антифазе. Инжир. 3 иллюстрирует этот принцип работы, показывающий нагрузку, фильтр и сетевые токи. Мы видим, что сумма I LOAD + I FILTER дает нам синусоидальный ток I NETWORK . Инжир. На фиг.4 показан параллельный активный фильтр и его схематическая диаграмма.
Решение
Фильтрационные устройства добавляли дополнительные функции для адаптации к изменениям в установках, будь то расширения или изменения в оборудовании. Это может потребовать большей фильтрации конкретных гармоник или балансировки фазы. Также может быть полезно иметь коррекцию коэффициента мощности в этих устройствах.
В качестве решения упомянутых проблем CIRCUTOR разработал новый AFQevo Active Filter . Его новый дизайн предлагает такие преимущества, как:
Фильтрационная способность для токов 30 А на фазу и 90 А нейтральной.
Если требуется больше возможностей фильтрации, система может быть расширена с одновременным подключением до 100 активных фильтров AFQevo.
Уменьшенный металлический корпус для настенного монтажа. Его компактные размеры облегчают установку.
Коммуникации для лучшего управления электроэнергией установки.
Многочастотный и частотный диапазоны (50/60 Гц).
Уменьшение гармонических токов до 50-й гармоники (2500 Гц).
Выбираемая фильтрация гармонических частот для достижения более высокой эффективности фильтрации.
Коррекция коэффициента мощности (индуктивная / емкостная).
Балансировка фазного тока. В модели 4W это помогает снизить потребление в нейтральных условиях.
Выводы
Наличие гармоник в линиях распределения увеличивается, вызывая множество проблем, связанных с ухудшением качества волны напряжения. Это приводит к чрезмерно крупным установкам, что приводит к значительным дополнительным потерям. Несмотря на существующие стандарты, ограничивающие потребление этих гармоник, полезно фильтровать их, поскольку он позволяет оптимизировать участки кабелей и мощности для подстанций MV, уменьшить потери в установках и избежать производственных потерь.
Решением проблемы является рациональный и комплексный дизайн гармонических фильтров (см. Соответствующую статью о калибровке подходящего активного фильтра), например, активные фильтры, которые помогают решить проблему с доступными издержками, легко компенсируемыми сбережениями в потерях, улучшают жизнь некоторых Компонентов в установках и оптимизирует их распределительную инфраструктуру (кабельные каналы, трансформаторы и т. Д.).
