È stato fornito un banco di filtri e compensazione H5+H7 con una capacità totale di 7500 kvar per fornire in un'unica soluzione la mitigazione delle armoniche e la compensazione della potenza reattiva.
Dalla messa in servizio, le armoniche dominanti di 5ª e 7ª ordine sono state filtrate efficacemente: il riscaldamento delle apparecchiature è ridotto, le interferenze ai controlli industriali sono alleviate, la rete funziona in modo più stabile, le apparecchiature durano più a lungo e le perdite e i costi dell'energia elettrica sono diminuiti parallelamente.
| Elemento | Dettagli |
|---|---|
| Nome del progetto | Progetto di miglioramento della qualità dell'energia a 35 kV di Angola Dadi Energy Storage |
| Tipo di progetto | Adeguamento della qualità dell'energia a 35 kV |
| Scenario di applicazione | Impianto di accumulo di energia (connessione concentrata di carichi non lineari come i PCS) |
| Problemi principali | Inquinamento da armoniche di 5ª e 7ª ordine; rischio di amplificazione armonica e sovratensione di risonanza |
| Soluzione principale | Banco di compensazione e filtraggio H5+H7, capacità totale di 7500 kvar |
| Concetto di progettazione | Filtraggio a livello di sorgente, protezione delle apparecchiature, compensazione della potenza reattiva (tre in uno) |
| Norme applicabili | IEEE 519-2022 (limiti), IEC 61000-3-6 (valutazione), GB/T 14549-1993 (riferimento) |
| Risultati principali | Armoniche di 5ª/7ª ordine filtrate efficacemente; fattore di potenza più elevato; minore aumento di temperatura delle apparecchiature; riduzione dei consumi energetici e dei costi dell'elettricità |
Questo progetto riguarda un intervento di retrofit della qualità dell'energia a 35 kV annesso all'impianto di accumulo di energia Dadi in Angola, focalizzato sul miglioramento completo della qualità dell'energia della sbarra collettrice ad alta tensione. I dispositivi in sito, come gli inverter PCS, sono carichi non lineari ad alta armonica densamente concentrati — uno scenario tipico ad alta intensità di sorgenti armoniche, in cui l'inquinamento armonico limita direttamente l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto, rendendo la mitigazione della qualità dell'energia un requisito urgente.
Con la costruzione su larga scala di impianti di accumulo di energia, l'inquinamento armonico causato dalla connessione concentrata di apparecchiature di elettronica di potenza come i PCS sta diventando sempre più evidente:
Gli inverter PCS in sito sono tipici carichi non lineari che producono corrente armonica dominata dal 5° e 7° ordine. La corrente armonica viene amplificata più volte nei condensatori di compensazione della potenza reattiva, intensificando le perdite dielettriche e il riscaldamento delle apparecchiature, e pone un ulteriore rischio di sovratensione di risonanza con l'induttanza del sistema. La situazione della qualità dell'energia sulla rete era critica.
| Categoria del problema | Sintomi tipici | Dimensione dell'impatto |
|---|---|---|
| Danni alle apparecchiature | L'amplificazione della corrente armonica e la sovratensione di risonanza minacciano la sicurezza di condensatori e trasformatori; aumento del tasso di guasti delle apparecchiature | Apparecchiature |
| Perdite di produzione | Il surriscaldamento delle apparecchiature e il malfunzionamento delle protezioni interrompono la produzione, limitando la produzione continua e la capacità | Produzione |
| Sicurezza elettrica | La distorsione armonica causa il malfunzionamento o il mancato intervento dei dispositivi di protezione, ampliando la portata degli incidenti | Sicurezza |
| Aumento dei costi energetici | Le ulteriori perdite armoniche aumentano le perdite di linea e delle apparecchiature; il fattore di potenza diminuisce; le bollette dell'elettricità aumentano | Economia |
| Scarti del controllo qualità | L'interferenza armonica causa deviazioni di misurazione e anomalie nel controllo di processo; aumenta il tasso di scarti del controllo qualità del prodotto | Qualità della produzione |
| Malfunzionamento delle apparecchiature di precisione | Le armoniche disturbano il controllo industriale e le apparecchiature di precisione, causando malfunzionamenti e dati anomali | Sicurezza della produzione |
Le armoniche limitano l'esercizio del progetto in quattro dimensioni: produzione, apparecchiature, sicurezza ed economia:
| Dimensione | Impatto principale |
|---|---|
| Produzione | Efficienza produttiva e qualità del prodotto compromesse; capacità limitata |
| Apparecchiature | Invecchiamento accelerato delle apparecchiature; vita utile ridotta |
| Sicurezza | Maggiore rischio di malfunzionamento/mancato intervento delle protezioni; pericoli per la sicurezza più ampi |
| Economia | Perdite di linea e delle apparecchiature più elevate; costi operativi in aumento |
Seguendo un concetto di progettazione "tre in uno" di "filtraggio a livello di fonte, protezione delle apparecchiature, compensazione della potenza reattiva", è stata fornita una soluzione completa e preconfezionata per la mitigazione della qualità dell'energia:
La soluzione configura un banco di filtraggio e compensazione H5+H7 con una capacità totale di 7500 kvar. Configurazione chiave:
| Sottosistema | Descrizione della configurazione |
|---|---|
| Rami filtranti | Rami filtranti sintonizzati H5 e H7, sintonizzati rispettivamente sulla 5ª e 7ª frequenza armonica, che coprono le armoniche dominanti nel sistema |
| Banco di condensatori | Fornisce la compensazione della potenza reattiva alla frequenza di rete filtrando contemporaneamente le armoniche |
| Dispositivo di manovra | Apparecchiatura di manovra a vuoto immersa in olio con soppressione dei riinneschi, combinata con reattori limitatori di corrente e chiusura sincronizzata sull'onda |
| Protezione e monitoraggio | Protezione da sovratensione, sovracorrente e sovratemperatura con monitoraggio dello stato di funzionamento; i rami difettosi vengono isolati in modo affidabile in condizioni anomale |
| Collegamento | Collegamento in derivazione alla sbarra collettrice a 35 kV |
| Tecnologia chiave | Principio tecnico | Valore applicativo |
|---|---|---|
| Filtraggio sintonizzato | Sfrutta la relazione tra reattanza capacitiva e frequenza (Xc = 1/(2πfC)); rami L-C sintonizzati sulle frequenze delle armoniche 5ª e 7ª | Assorbe la corrente armonica localmente, interrompendo il circolo vizioso di "assorbimento a bassa impedenza — riscaldamento ad alta frequenza — amplificazione della risonanza — invecchiamento dell'isolamento" |
| Protezione dalla risonanza | Applicazione di un design di protezione disintonizzato | Previene la risonanza parallela tra i rami del filtro e l'impedenza di sistema, proteggendo i condensatori e l'isolamento del sistema |
| Protezione delle apparecchiature | Dopo il filtraggio, lo stress di corrente del condensatore e l'aumento di temperatura rimangono controllati; le perdite aggiuntive del trasformatore e l'aumento di temperatura diminuiscono | Evita il declassamento delle apparecchiature e ne prolunga la vita utile |
| Sicurezza di manovra | Apparecchiature di manovra a vuoto immerse in olio con soppressione dei riaccendimenti, combinate con reattori limitatori di corrente e chiusura sincronizzata | Garantisce che l'intero processo di commutazione frequente sia privo di sovratensioni da riaccendimento e impatti di corrente di inserzione |
| Compensazione reattiva | I rami del filtro sono capacitivi alla frequenza di rete, aumentando il fattore di potenza in parallelo | Riduce le perdite di linea e del trasformatore, risparmiando sui costi dell'energia elettrica |
| Protezione e monitoraggio | Protezione da sovratensione, sovracorrente e surriscaldamento con monitoraggio dello stato in linea | I rami difettosi vengono isolati in modo affidabile in condizioni anomale, garantendo la sicurezza del sistema |
Il progetto è stato implementato in cinque fasi: "sopralluogo in sito → progettazione della soluzione → produzione in fabbrica e test di routine → installazione e messa in servizio in sito → collaudo e messa in servizio":
| Fase | Contenuto del lavoro |
|---|---|
| 1. Sopralluogo in loco | Indagine sulle condizioni armoniche e conferma del punto di connessione completate |
| 2. Progettazione della soluzione | Calcolo dei parametri dei rami del filtro e selezione delle apparecchiature completati |
| 3. Produzione in fabbrica & prove di routine | Produzione, assemblaggio e prove di routine completati per garantire la qualità delle apparecchiature |
| 4. Installazione & messa in servizio in loco | Installazione e messa in servizio completate; le prove congiunte hanno verificato i risultati della mitigazione |
| 5. Collaudo & messa in servizio | Messa in servizio operativo formale dopo il collaudo |
Con l'installazione del banco di compensazione del filtro H5+H7 da 7500 kvar, la qualità dell'energia del sistema è stata fondamentalmente migliorata. Il confronto è il seguente:
| Indicatore | Prima (stato attuale) | Dopo | Miglioramento/risultato |
|---|---|---|---|
| Distorsione armonica totale della tensione (THDu) | 7% ~ 10% (notevolmente superato) | < 3% | Soddisfa i requisiti di IEEE 519-2022 e GB/T 14549-1993 (limite del 3% a 35 kV) |
| Contenuto di corrente armonica di 5ª | 20% ~ 26% | < 4% | Notevolmente ridotto |
| Contenuto di corrente armonica di 7ª | 12% ~ 16% | < 3% | Forte soppressione |
| Fattore di potenza (PF) | 0,80 ~ 0,86 (altamente variabile) | ≥ 0,95 | Stabilmente conforme |
| Innalzamento della temperatura di condensatori e apparecchiature | Chiaramente elevato | Ritorno all'intervallo normale | Chiaro miglioramento |
| Tasso di guasto delle apparecchiature | Alto, manutenzione frequente | Notevolmente ridotto | Chiaro miglioramento |
| Risultato | Miglioramento |
|---|---|
| Mitigazione delle armoniche | Armoniche dominanti di 5ª e 7ª ordine filtrate efficacemente; corrente armonica significativamente ridotta |
| Compensazione reattiva | Fattore di potenza aumentato; compensazione efficace fin dall'avvio |
| Protezione di sicurezza | Rischi di sovracorrente armonica e sovratensione di risonanza eliminati |
| Stato delle apparecchiature | Condizioni operative di condensatori e trasformatori chiaramente migliorate |
| Dimensione del valore | Valore erogato |
|---|---|
| Garanzia di produzione | Efficienza produttiva e qualità del prodotto garantite; capacità erogata in modo stabile |
| Investimento in apparecchiature | Vita utile delle apparecchiature più lunga; costi di manutenzione e sostituzione inferiori |
| Ritorno economico | Fattore di potenza migliorato; costi dell'energia e delle perdite inferiori; ritorno sull'investimento ben definito |
| Sicurezza e affidabilità | Funzionamento della rete più stabile; rischi per la sicurezza elettrica significativamente ridotti |
Questo progetto fornisce un modello ingegneristico replicabile per la mitigazione delle problematiche di qualità dell'energia nello scenario di accumulo di energia:
Poiché la domanda di mitigazione delle problematiche di qualità dell'energia nell'accumulo di energia, nelle energie rinnovabili e nelle applicazioni industriali continua a crescere, continueremo a:
Centrato su un banco di filtri e compensazione H5+H7 da 7500 kvar, il progetto per la qualità dell'energia a 35 kV dell'accumulo di energia Angola Dadi ha risolto sistematicamente l'inquinamento armonico causato da carichi non lineari come i PCS, fornendo contemporaneamente compensazione reattiva e protezione delle apparecchiature, rendendo la rete più stabile, le apparecchiature più durevoli e la bolletta dell'elettricità più economica.
Continueremo a fornire ai clienti globali soluzioni complete per la qualità dell'energia e la sicurezza delle apparecchiature elettriche, supportate da soluzioni tecniche professionali e apparecchiature integrate affidabili.
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