In che modo il controllo armonico e la compensazione della potenza reattiva possono lavorare insieme per migliorare la stabilità del sistema di alimentazione?

Tra le numerose sfide di qualità dell'energia affrontate dai moderni sistemi di alimentazione, l'inquinamento armonico e il potere reattivo insufficienti ci sono i due problemi fondamentali che influenzano maggiormente il funzionamento stabile della rete elettrica. In questo articolo, Geyue Electric, dal punto di vista professionale di un produttore di apparecchiature di compensazione reattiva a bassa tensione, esploreremo profondamente il meccanismo di lavoro collaborativo tra la tecnologia di controllo armonica e i sistemi di compensazione della potenza reattiva. Analizzeremo anche a fondo come questo meccanismo collaborativo migliora la stabilità del sistema di alimentazione e elaboreremo sistematicamente i vantaggi tecnici e il valore dell'applicazione della nuova soluzione completa attraverso casi di pratica ingegneristica.

Sfide alla stabilità dei sistemi di alimentazione

Con il continuo miglioramento dei livelli di automazione industriale e l'espansione su scala prolungata della nuova generazione di energia, i moderni sistemi di alimentazione stanno affrontando sfide senza precedenti in termini di qualità dell'energia. L'applicazione diffusa di carichi non lineari ha portato a inquinamento armonico sempre più grave nella rete elettrica, mentre l'aumento dei carichi induttivi ha causato l'aumento della domanda di potere reattivo. Questi due problemi interagiscono tra loro, minacciando congiuntamente il funzionamento sicuro e stabile del sistema di alimentazione.

Nel campo di produzione industriale, carichi non lineari come apparecchiature di trasmissione a frequenza variabile, dispositivi di raddrizzatore e forni ad arco elettrico generano una grande quantità di corrente armonica. Questi componenti di corrente ad alta frequenza non solo causano il surriscaldamento e il malfunzionamento delle apparecchiature elettriche, ma possono anche innescare la risonanza della rete, portando a azioni errate dei dispositivi di protezione. Allo stesso tempo, la potenza reattiva consumata da apparecchiature induttive come motori e trasformatori porterà a una riduzione del fattore di potenza, un aumento delle perdite di linea e un aumento delle fluttuazioni di tensione.

Ciò che è più complicato è che il problema armonico e il problema del potere reattivo spesso si intrecciano tra loro. I condensatori di compensazione del potere reattivo tradizionali sono inclini a sovraccaricare danni in un ambiente armonico, mentre i dispositivi di filtraggio passivo non possono soddisfare la domanda di compensazione dinamica del potere reattivo. Questa relazione reciprocamente restrittiva rende difficile per una singola soluzione di governance raggiungere l'effetto desiderato; Pertanto, è necessario adottare un percorso tecnico di ottimizzazione collaborativa.

Il meccanismo di interazione tra problemi di potere armonico e reattivo

La propagazione delle correnti armoniche nel sistema di alimentazione influisce significativamente sulle prestazioni dei dispositivi di compensazione del potere reattive. Quando ci sono grandi componenti armonici nella griglia elettrica, i condensatori di shunt possono sperimentare un'amplificazione armonica. Ciò si verifica perché i condensatori possono formare circuiti risonanti paralleli con induttanza del sistema a frequenze armoniche specifiche, portando a un'amplificazione di tensione anormale nelle aree localizzate. Questo effetto risonante non solo accelera l'invecchiamento del dielettrico del condensatore, ma nei casi gravi, può anche portare alla rottura dell'isolamento dell'apparecchiatura.

D'altra parte, le fluttuazioni del potere reattivo influiscono anche sull'efficacia del controllo armonico. Quando la carenza di potenza reattiva nel sistema è significativa, la tensione della rete sperimenterà fluttuazioni evidenti. Queste variazioni di tensione modificheranno i punti operativi dei carichi non lineari, influenzando così le loro caratteristiche di emissione armonica. Soprattutto nel caso di carichi induttivi, i rapidi cambiamenti nella domanda di potenza reattiva sono spesso accompagnati da drastiche fluttuazioni nello spettro armonico, che pone maggiori richieste sulla risposta dinamica delle apparecchiature di controllo armonico.

Nella pratica ingegneristica, è stato riscontrato che sebbene i dispositivi di filtraggio passivo possano filtrare armoniche specifiche, introdurranno una compensazione di potenza reattiva aggiuntiva, che può portare a una sovra-compensazione nel sistema. Inoltre, il tradizionale dispositivo di compensazione della potenza reattiva del tipo TSC, che utilizza la modalità di commutazione a tiristore, ha difficoltà a soddisfare i requisiti di compensazione dinamica dei moderni sistemi di alimentazione a causa della sua lenta velocità di risposta. Queste limitazioni tecniche ci spingono a cercare soluzioni di governance collaborativa più avanzate.

Il principio e il piano di attuazione della tecnologia di governance collaborativa

L'applicazione combinata diFiltri di alimentazione attivi (APFS)EGeneratori VAR statici (SVG)Rappresenta la tecnologia di controllo collaborativa più avanzata al momento. Il filtro di potenza attivo impiega la tecnologia di conversione elettronica di potenza e, mediante il rilevamento in tempo reale della corrente armonica del carico, genera una corrente compensazione che è opposta ad essa, ottenendo l'eliminazione armonica. Il suo vantaggio fondamentale risiede nella capacità di compensare simultaneamente tutte le frequenze armoniche e non essere influenzati dai cambiamenti nell'impedenza del sistema.

Il generatore VAR statico, come una nuova generazione di dispositivo dinamico di compensazione della potenza reattiva, può generare rapidamente la corrente reattiva richiesta attraverso un inverter di tipo tensione. Rispetto al tradizionale dispositivo TSC, SVG ha vantaggi tecnici come velocità di risposta rapida, alta precisione di compensazione e ampio intervallo operativo. Ancora più importante, l'SVG non risuonerà con il sistema e potrà comunque funzionare in modo affidabile in un ambiente armonico.

L'integrazione di APF e SVG sulla stessa piattaforma consente la costruzione di un sistema di gestione della qualità completa. Questo sistema raggiunge il controllo coordinato attraverso un controller digitale ad alta velocità unificato, garantendo sia l'efficacia della compensazione armonica sia una precisa regolazione del potere reattivo. Nelle applicazioni di ingegneria pratica, questa soluzione è particolarmente adatta per contesti industriali con grave inquinamento armonico e frequenti fluttuazioni di potenza reattiva, come acciaierie, seminari di saldatura, impianti di produzione di semiconduttori, ecc.

Analisi dei casi di applicazione ingegneristica

Il progetto di miglioramento della qualità dell'alimentazione nel seminario di rivestimento di una grande impresa di produzione automobilistica è un tipico caso di applicazione della tecnologia di governance collaborativa. Questo seminario è dotato di un gran numero di dispositivi di trasmissione a frequenza variabile. La distorsione armonica totale misurata della corrente raggiunge il 18%e a causa dell'uso centralizzato di motori asincroni, il fattore di potenza medio è solo 0,72. La soluzione tradizionale, che impiega filtri LC discreti e armadi di compensazione TSC, non solo occupa una vasta area, ma incontra spesso problemi di risonanza.

Il progetto di ristrutturazione adotta un sistema APF + SVG integrato, integrando il controllo armonico e le funzioni di compensazione della potenza reattiva su una piattaforma unificata. Dopo che il sistema è stato messo in funzione, l'attuale velocità di distorsione armonica è scesa al di sotto di 4 e il fattore di potenza è rimasto superiore a 0,95. I dati misurati hanno mostrato che il consumo complessivo di energia del sistema è diminuito del 15%, il tasso di fallimento dell'apparecchiatura è diminuito del 40%e sono stati raggiunti benefici economici significativi.

Un altro caso tipico è il progetto per migliorare la qualità di potenza collegata alla griglia di una determinata centrale elettrica fotovoltaica. Durante il processo di generazione di energia, l'inverter fotovoltaico genererà onde armoniche specifiche e durante l'operazione notturna, ci sarà un problema di trasmissione inversa di potenza reattiva. Il progetto ha adottato un dispositivo SVG con capacità di compensazione bidirezionale, combinata con un modulo di filtro attivo, per raggiungere le doppie funzioni di controllo armonico e regolamentazione di potenza reattiva, soddisfacendo efficacemente i requisiti di connessione della rete della società della rete elettrica.

Tendenze e prospettive di sviluppo tecnologico

Con il continuo progresso della tecnologia elettronica di potenza e lo sviluppo di algoritmi di controllo intelligenti, la tecnologia collaborativa per la mitigazione armonica e la compensazione reattiva di potenza si sta evolvendo verso prestazioni più elevate e una maggiore intelligenza. L'introduzione della tecnologia dell'intelligenza artificiale consente ai dispositivi di compensazione di apprendere autonomamente le caratteristiche del carico, prevedere le tendenze armoniche e ottenere il controllo della compensazione preventiva. L'applicazione della tecnologia gemella digitale consente di ottimizzare i parametri del sistema in un ambiente virtuale, riducendo significativamente i tempi di debug in loco.

La divulgazione del concetto di progettazione modulare ha portato maggiore affidabilità e flessibilità al sistema di governance collaborativa. Combinando le unità di potenza standardizzate, la capacità del sistema può essere configurata in modo flessibile in base alle esigenze effettive ed è anche conveniente per la successiva espansione e manutenzione. Questo approccio di progettazione è particolarmente adatto per lo sviluppo di imprese con carichi di elettricità in costante cambiamento.

Nel campo della nuova energia, a causa della natura intermittente delle fonti di energia intermittente come l'energia eolica e l'energia fotovoltaica, una nuova generazione di sistemi di governance collaborativa sta sviluppando algoritmi di risposta dinamica più rapidi. Questi sistemi non devono solo gestire problemi di potenza armonica e reattiva comuni, ma devono anche essere in grado di appianare le fluttuazioni di potenza della generazione di energia rinnovabile e fornire servizi di supporto necessari per la rete elettrica.

In sintesi, l'ottimizzazione collaborativa del controllo armonico e della compensazione della potenza reattiva è un modo efficace per migliorare la stabilità del sistema di alimentazione. Attraverso l'applicazione integrata di filtri di potenza attivi e generatori di energia reattiva statica, la soluzione di compensazione reattiva a bassa tensione di Geyue Electric può contemporaneamente affrontare due principali problemi di qualità dell'energia elettrica: inquinamento armonico e potenza reattiva insufficiente. Come produttore professionista di apparecchiature reattive di compensazione dell'energia, la nostra azienda, Geyue Electric, continuerà a promuovere l'innovazione tecnologica e sviluppare soluzioni di controllo collaborativo più intelligenti ed efficienti per creare un valore maggiore per gli utenti e contribuire al funzionamento sicuro e stabile del sistema di alimentazione. Se vuoi prendere una visione del nostro nuovo catalogo di prodotti, ti preghiamo di contattarci tramiteinfo@gyele.com.cnper riferimento.