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Projekt zur Verbesserung der Netzqualität von Jiangsu Suqian Rongxin Metallprodukte – Eine Erfolgsgeschichte bei der Oberschwingungsreduzierung und Verbesserung der Netzqualität in Mittelfrequenzöfen

RW Energy
Zhejiang Rockwell Energy Technology Co., Ltd.
Das Projekt zur Verbesserung der Netzqualität bei Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products ist eine gezielte Nachrüstmaßnahme zur Bekämpfung der starken Oberschwingungsbelastung, die durch den konzentrierten Anschluss nichtlinearer Lasten wie Mittelfrequenzöfen in der Metallwarenindustrie verursacht wird. Eine Filterkompensationsanlage des Typs H5+H7+H11 mit einer Gesamtkapazität von 17.550 kvar wurde installiert, um Oberschwingungsfilterung und Blindleistungskompensation in einer Einheit zu realisieren.

Seit der Inbetriebnahme werden die dominierenden charakteristischen 5., 7. und 11. Oberschwingungen wirksam herausgefiltert, die Erwärmung der Anlagen und Störungen im Steuerungssystem wurden deutlich reduziert, das Resonanzrisiko wurde eliminiert und das Netz läuft stabiler, während die Lebensdauer der Anlagen verlängert und die Energieverluste gesenkt werden. Das Projekt erzielt Vorteile in vier Dimensionen: Anlagensicherheit, Produktionseffizienz, Systemstabilität und Energiekosten.

Projekt zur Verbesserung der Netzqualität bei Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products – Eine Erfolgsgeschichte bei der Oberschwingungsminderung von Mittelfrequenzöfen und der Verbesserung der Netzqualität

Projektdaten

Element Details
Projektname Projekt zur Verbesserung der Stromqualität von Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products
Projekttyp Nachrüstung zur Verbesserung der Stromqualität in Industrieunternehmen
Anwendungsszenario 35-kV-Sammelschiene einer Metallwarenfabrik (hohe Oberschwingungslasten wie Mittelfrequenzöfen)
Kernprobleme Schwere charakteristische Oberschwingungsbelastung; Geräteschäden, Produktionseinschränkungen, elektrische Sicherheit und Energiekosten
Kernlösung H5+H7+H11 Filterkompensationsanlage, 17550 kvar Gesamtkapazität
Planungskonzept Abgestufte Reduzierung, präzise Filterung, sichere Kompensation (drei in einem)
Anwendbare Normen GB/T 14549-1993 "Stromqualität – Oberschwingungen in öffentlichen Versorgungsnetzen"
Wichtige Ergebnisse Oberschwingungen in Übereinstimmung gebracht; höherer Leistungsfaktor; geringere Ausfallrate der Geräte; reduzierte Stromkosten

1. Projekthintergrund

1.1 Projektübersicht

Das Werk befindet sich auf dem Gelände der Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products Co., Ltd. und ist eine typische Metallprodukte-Fertigungsanlage, die mit mehreren leistungsstarken Mittelfrequenz-Induktionsöfen ausgestattet ist, deren Gleichrichter/Wechselrichter-Stufe eine klassische nichtlineare Harmonikquelle darstellt. Mit der Erweiterung der Kapazitäten wurden Probleme mit der Stromqualität zunehmend deutlicher, was sich direkt auf die Produktionseffizienz und die Produktqualität auswirkte und eine Minderung dringend erforderlich machte.

Erfolgsgeschichte des Projekts zur Verbesserung der Stromqualität bei Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products

1.2 Branchenhintergrund

In der Metallprodukteindustrie werden Mittelfrequenz-Induktionserwärmungsanlagen weit verbreitet eingesetzt, und die von ihnen verursachten Probleme mit der Stromqualität sind typisch:

  • Komplexe Harmonikquellen: Der Gleichrichtungs- und Invertierungsprozess von Mittelfrequenzöfen erzeugt reichhaltige charakteristische Harmonische, die stark lastabhängig schwanken;
  • Gefahrenkette: Harmonische überhitzen und beschädigen nicht nur Kondensatoren, sondern stören auch präzise Temperaturregelsysteme, was die Ausschussrate in die Höhe treibt;
  • Notwendigkeit der Minderung: Spezifische Harmonische müssen gezielt gefiltert werden, um eine kontinuierliche, stabile Produktion zu gewährleisten.

2. Kundenherausforderungen

2.1 Harmonische Umgebung auf einen Blick

Wenn die Mittelfrequenzöfen vor Ort in Betrieb sind, erzeugen sie einen Harmonischenstrom, der hauptsächlich von der 5., 7. und 11. Ordnung dominiert wird. Ohne wirksame Filterung überstieg die systemische Harmonischenverzerrung die in GB/T 14549-1993 "Stromqualität – Harmonische in öffentlichen Versorgungsnetzen" festgelegten Grenzwerte bei weitem. Wenn herkömmliche Blindleistungskompensationskondensatoren eingeschaltet wurden, neigten sie dazu, mit der Systeminduktivität in Parallelresonanz zu treten, was den Harmonischenstrom um ein Vielfaches verstärkte – was zum Anschwellen, Ölauslaufen und sogar zur Explosion von Kondensatoren führte – und gleichzeitig die Spannung störte und den normalen Betrieb anderer Präzisionsgeräte beeinträchtigte.

2.2 Hauptprobleme

Problemkategorie Typische Symptome Auswirkungsdimension
Anlagenschäden Häufige Kondensatorausfälle; laute Transformatoren mit hohem Temperaturanstieg Anlagensicherheit
Produktionseinschränkungen Instabile Heizleistung von Mittelfrequenzöfen; hohe QC-Ausschussquote bei Produkten Produktionseffizienz
Elektrische Sicherheit Fehlauslösungen von Schaltern; Schutzsysteme werden zu Fehlfunktionen veranlasst Systemstabilität
Steigende Energiekosten Höhere Leitungsverluste; niedriger Leistungsfaktor, der zu Blindleistungsgebühren führt Wirtschaftliche Kosten

2.3 Zusammenfassung der Problemauswirkungen

Oberschwingungen sind zum zentralen Engpass geworden, der die Kapazitätsfreisetzung und Kostenkontrolle von Rongxin Metal Products einschränkt. Der Kunde benötigte dringend eine großvolumige, hochgradig zielgerichtete Minderungslösung, die an den Betrieb von Mittelfrequenzöfen angepasst ist und systematisch sowohl die "Oberschwingungsverstärkung" als auch "häufige Geräteausfälle" adressiert.

3. Lösung

3.1 Auslegungsansatz

Zugeschnitten auf die Lastcharakteristiken von Mittelfrequenzöfen, folgte die Auslegung einem Ansatz der "abgestuften Minderung, präzisen Filterung und sicheren Kompensation":

  • Fokussierte H5-Filterung: Die dominierende 5. Oberschwingung, die Hauptverschmutzungsquelle, wird vorrangig gefiltert;
  • Ergänzende H7-Behandlung: Unterdrückt die 7. Oberschwingung weiter, um zu verhindern, dass die Überlagerung charakteristischer Oberschwingungen die Verzerrungsgrenze überschreitet, und um die vollständige Einhaltung der Netzqualität sicherzustellen;
  • H11-Hochfrequenzbehandlung: Zielt auf die 11. Oberschwingung ab, unterdrückt das Hochfrequenz-Resonanzrisiko und schützt die Temperaturregelungs- und Überwachungsgeräte;
  • Verstimmter Schutz: Eine verstimmte Auslegung (Abstimmfrequenz knapp unter der Zielfrequenz) vermeidet effektiv parallele Resonanzpunkte und schützt die Kondensatoren.

3.2 Konfiguration der Kerngeräte

Position Konfiguration
Systemspannung 35 kV
Gesamtkapazität 17550 kvar
Zweigkonfiguration Kombinierte Filterzweige H5 + H7 + H11
Merkmale Kombinierte Blindleistungskompensation und Harmonischfilterung, geschaltet zur Anpassung an das charakteristische Harmonikenspektrum des Mittelfrequenzofens für eine gleichzeitige Verbesserung der Stromqualität
Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products Power Quality Improvement Project-A success story in medium-frequency furnace harmonic mitigation and power quality improvement

4. Projektumsetzung

4.1 Umsetzungsprozess

Das Projekt wurde in einem streng standardisierten Prozess durchgeführt:

Phase Arbeitsinhalte
1. Vor-Ort-Untersuchung Langzeitmessung der Netzqualität der Ofenbetriebsbedingungen zur Erfassung genauer Harmonischendaten
2. Lösungskonzeption Berechnung der Filterparameter aus den Messdaten und maßgeschneiderte Zusammenstellung einer kompletten 17550-kvar-Komplettlösung
3. Fertigung Auswahl, Montage und werkseitige Prüfung hochwertiger Filterdrosseln und Hochspannungs-Filterkondensatoren
4. Installation und Inbetriebnahme Demontage der Altanlagen und Installation der neuen Kondensatorbänke während eines Stillstandfensters, gefolgt von der Spannungszuschaltung und Inbetriebnahme
5. Abnahme und Inbetriebnahme Überprüfung der Zweigströme und der Filterleistung vor der offiziellen Inbetriebnahme

4.2 Qualitäts- und Sicherheitssicherung

  • Alle Drosseln verwenden eine Isolierung der Klasse H mit hervorragender Hochtemperaturleistung, geeignet für raue Bedingungen;
  • Das gekapselte Design sieht ausreichende Kühlkanäle und sichere Abstände vor;
  • Während der Inbetriebnahme wurden wiederholte Schalttests durchgeführt, um den Einschaltstromstoß zu unterdrücken und ein reibungsloses Schalten zu gewährleisten.
Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products Projekt zur Verbesserung der Netzqualität - Eine Erfolgsgeschichte bei der Harmonischenreduzierung und Verbesserung der Netzqualität von Mittelfrequenzöfen

5. Projektergebnisse

5.1 Vergleich der wichtigsten technischen Kennzahlen

Mit der Installation der 17550-kvar-Filterkompensationsanlage H5+H7+H11 wurde die Netzqualität des Systems grundlegend verbessert. Der Vergleich stellt sich wie folgt dar:

Kenngröße Vorher (aktueller Status) Nachher Verbesserung/Ergebnis
Gesamte harmonische Spannungsverzerrung (THDu) 9 % ~ 13 % (deutlich überschritten) < 3 % Erfüllt GB/T 14549-1993 (35-kV-Grenzwert 3 %)
Anteil der 5. Stromharmonischen 22 % ~ 28 % < 5 % Deutlich reduziert
Anteil der 7. Stromharmonischen 12 % ~ 18 % < 4 % Starke Unterdrückung
Anteil der 11. Stromharmonischen 8 % ~ 12 % < 3 % Deutliche Verbesserung
Leistungsfaktor (PF) 0,78 ~ 0,85 (stark schwankend) ≥ 0,95 Stets konform
Ausfallrate der Kondensatoren Durchschnittlich 2 ~ 3 Gruppen pro Monat beschädigt Deutlich reduziert Deutliche Verbesserung
Betriebszustand des Transformators Hohe Geräuschentwicklung, hoher Temperaturanstieg Gleichmäßiger, geräuscharmer Betrieb bei normaler Temperatur Deutliche Verbesserung

Hinweis: Die oben genannten "Nachher"-Werte sind erwartete Werte, die aus der Anlagenleistung und Systembewertung abgeleitet wurden. Die endgültigen Werte unterliegen den Abnahmemessungen bei der Inbetriebnahme.

5.2 Technische Ergebnisse

Ergebnis Verbesserung
Harmonischminderung Harmonische Ströme der 5., 7. und 11. Ordnung deutlich reduziert; Spannungsverzerrung entspricht den Grenzwerten gemäß GB/T 14549-1993
Blindleistungskompensation Leistungsfaktor stabil auf über 0,95 erhöht, wodurch Blindleistungsstrafen vermieden werden
Sicherheitsschutz Resonanzgefahren beseitigt; Kondensatoren laufen bei Normaltemperatur mit verlängerter Lebensdauer
Anlagenzustand Gleichmäßiger, geräuscharmer Transformatorbetrieb; höherer Heizwirkungsgrad des Mittelfrequenzofens

5.3 Wirtschaftliche Vorteile

  • Vermeidung von Strafzahlungen: Ein normgerechter Leistungsfaktor spart Blindleistungszuschläge;
  • Reduzierte Verluste: Geringere Oberströme reduzieren die Kupferverluste in Leitungen und Transformatoren, wodurch Stromkosten eingespart werden;
  • Gesenkte Wartungskosten: Die Ausfallrate von Kondensatoren und zugehöriger Ausrüstung ist deutlich gesunken, was die Wartungs- und Austauschkosten reduziert.

5.4 Betriebsleistung

  • Mittelfrequenzöfen arbeiten stabiler und die Gutteilquote hat sich deutlich verbessert;
  • Die Spannungsschwankungen im Werksnetz sind zurückgegangen, sodass Beleuchtung und Bürogeräte zuverlässiger laufen;
  • Energieeinsparungen wurden realisiert, in Übereinstimmung mit den Richtlinien zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung.

6. Kundennutzen

Wertdimension Erbrachter Wert
Produktionssicherheit Stillstandsrisiken im Zusammenhang mit der Stromqualität behoben, Sicherstellung der Auftragsabwicklung
Anlagenschutz Verlängerte Lebensdauer von Kernanlagen wie Transformatoren und Kabeln
Kostensenkung & Effizienz Messbare wirtschaftliche Erträge durch Stromeinsparungen und reduzierte Vertragsstrafen
Managementverbesserung Transparenter, datengestützter Betrieb des elektrischen Systems; verbessertes Anlagenmanagement

7. Zusammenfassung und Ausblick

7.1 Bedeutung des Projekts

Dieses Projekt ist ein typisches Benchmark für die Oberschwingungsminderung von Mittelfrequenzöfen in der Metallwarenindustrie. Durch die Konfiguration einer kombinierten Filterbank H5+H7+H11 wurden die komplexen Probleme der Netzqualität, die durch nichtlineare Lasten großer Kapazität verursacht werden, erfolgreich gelöst, was die Strategie der „gestuften Minderung, präzisen Filterung und sicheren Kompensation“ in einer industriellen Umgebung validiert.

7.2 Ausblick

In Zukunft werden wir unsere Arbeit im Bereich der industriellen Netzqualität weiter vertiefen, intelligentere und effizientere Minderungsprodukte für Sonderlasten wie Mittelfrequenzöfen und Lichtbogenöfen auf den Markt bringen und mehr Herstellern dabei helfen, eine sichere, effiziente und nachhaltige Entwicklung zu erreichen.

Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products Projekt zur Verbesserung der Netzqualität – Eine Erfolgsgeschichte bei der Oberschwingungsminderung von Mittelfrequenzöfen und der Verbesserung der Netzqualität

Fazit

Im Zentrum des Netzqualitätsprojekts von Jiangsu Suqian Rongxin Metal Products steht eine Filterkompensationsanlage H5+H7+H11 mit 17550 kvar, die die durch nichtlineare Lasten wie Mittelfrequenzöfen verursachte Oberschwingungsbelastung systematisch beseitigt hat.

Gleichzeitig bietet sie Blindleistungskompensation und Anlagenschutz – wodurch das Netz stabiler, die Anlagen langlebiger und die Stromrechnung wirtschaftlicher werden – und setzt damit einen reproduzierbaren technischen Benchmark für die Verbesserung der Netzqualität in der Mittelfrequenzofenindustrie.

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