История успеха: улучшение качества электроэнергии в системе накопления энергии «Дади» 35 кВ в Анголе

Zhejiang Rockwell Energy Technology Co., Ltd.

Проект по улучшению качества электроэнергии на объекте накопления энергии «Дади» в Анголе представляет собой модернизацию системы качества электроэнергии напряжением 35 кВ, внедренную на существующей накопительной электростанции. На объекте сосредоточены нелинейные нагрузки с высоким уровнем гармоник, такие как инверторы — системы преобразования мощности (PCS), что является типичным сценарием с высокой концентрацией источников гармоник, в котором гармоническое загрязнение серьезно снижает эффективность производства и качество продукции.

Была предоставлена фильтрокомпенсирующая установка H5+H7 общей мощностью 7500 квар, обеспечивающая как фильтрацию гармоник, так и компенсацию реактивной мощности.

С момента ввода в эксплуатацию доминирующие 5-я и 7-я гармоники эффективно фильтруются: снижен нагрев оборудования, уменьшены помехи в системах промышленного управления, повышена стабильность работы сети, увеличен срок службы оборудования, а потери и затраты на электроэнергию снизились параллельно.

История успеха: улучшение качества электроэнергии 35 кВ на объекте накопления энергии Дади в Анголе

Факты о проекте

Пункт	Подробности
Название проекта	Проект по улучшению качества электроэнергии 35 кВ на накопительной электростанции Ангола Дади
Тип проекта	Модернизация системы качества электроэнергии 35 кВ
Область применения	Накопительная электростанция (концентрированное подключение нелинейных нагрузок, таких как PCS)
Основные проблемы	Загрязнение гармониками 5-го и 7-го порядков; риск усиления гармоник и резонансных перенапряжений
Основное решение	Фильтрокомпенсирующая установка H5+H7, общая мощность 7500 квар
Концепция проектирования	Фильтрация на уровне источника, защита оборудования, компенсация реактивной мощности (три в одном)
Применяемые стандарты	IEEE 519-2022 (нормы), IEC 61000-3-6 (оценка), GB/T 14549-1993 (справочный)
Основные результаты	Эффективная фильтрация гармоник 5-го/7-го порядков; более высокий коэффициент мощности; меньший нагрев оборудования; снижение энергопотребления и затрат на электроэнергию

1. Предпосылки проекта

1.1 Обзор проекта

Данный проект представляет собой реконструкцию системы обеспечения качества электроэнергии напряжением 35 кВ на накопительной электростанции Dadi в Анголе, направленную на комплексное повышение качества электроэнергии на высоковольтной сборной шине. Установленные на объекте устройства, такие как инверторы PCS, представляют собой плотно сконцентрированные нелинейные нагрузки с высоким уровнем гармоник — типичный сценарий с интенсивными источниками гармоник, где гармоническое загрязнение напрямую ограничивает эффективность производства и качество продукции, что делает мероприятия по улучшению качества электроэнергии насущной необходимостью.

1.2 Отраслевой контекст

По мере масштабного строительства накопительных электростанций, гармоническое загрязнение, вызванное концентрированным подключением силового электронного оборудования, такого как PCS, становится все более очевидным:

Источники гармоник: нелинейные нагрузки типа трехфазного мостового выпрямителя генерируют гармонические составляющие, в которых преобладают 5-я и 7-я гармоники;
Распространяющиеся опасности: если не принять меры по их снижению, гармоники угрожают безопасности конденсаторов, трансформаторов и другого оборудования, а также ограничивают производительность системы накопления энергии;
Отраслевая ценность: данный проект предоставляет тиражируемый инженерный эталон и важное практическое руководство по повышению качества электроэнергии в сценариях накопления энергии.

2. Проблемы заказчика

2.1 Краткий обзор гармонической обстановки

Установленные на объекте инверторы PCS представляют собой типичные нелинейные нагрузки, генерирующие гармонический ток с преобладанием 5-й и 7-й гармоник. Гармонический ток многократно усиливается в конденсаторах компенсации реактивной мощности, что увеличивает диэлектрические потери и нагрев оборудования, а также создает дополнительный риск возникновения резонансных перенапряжений совместно с индуктивностью системы. Ситуация с качеством электроэнергии в сети была критической.

2.2 Основные возникшие проблемы

Категория проблемы	Типичные симптомы	Сфера воздействия
Повреждение оборудования	Усиление гармонических токов и резонансные перенапряжения угрожают безопасности конденсаторов и трансформаторов; рост частоты отказов оборудования	Оборудование
Производственные потери	Перегрев оборудования и ложное срабатывание защиты прерывают производственный процесс, ограничивая непрерывное производство и производственные мощности	Производство
Электробезопасность	Гармонические искажения вызывают ложное срабатывание или отказ срабатывания устройств защиты, расширяя масштаб инцидентов	Безопасность
Рост затрат на электроэнергию	Дополнительные гармонические потери увеличивают потери в линиях и оборудовании; снижается коэффициент мощности; растут счета за электроэнергию	Экономика
Отбраковка при контроле качества	Гармонические помехи вызывают отклонения измерений и аномалии управления процессами; растет процент брака продукции при контроле качества	Качество продукции
Ложное срабатывание прецизионного оборудования	Гармоники нарушают работу систем промышленной автоматизации и прецизионного оборудования, вызывая ложные срабатывания и некорректные данные	Безопасность производства

2.3 Резюме влияния проблемы

Гармоники ограничивают эксплуатацию проекта по четырем направлениям — производство, оборудование, безопасность и экономика:

Параметр	Основное воздействие
Производство	Снижение эффективности производства и качества продукции; ограничение производственных мощностей
Оборудование	Ускоренное старение оборудования; сокращение срока службы
Безопасность	Повышенный риск ложного срабатывания или отказа срабатывания защиты; более широкий спектр угроз безопасности
Экономика	Увеличение потерь в линиях и оборудовании; рост эксплуатационных расходов

Клиенту срочно потребовалось системное решение для повышения качества электроэнергии, позволяющее устранить гармонические искажения непосредственно в источнике.

3. Решение

3.1 Подход к проектированию

В соответствии с концепцией проектирования «три в одном», включающей «фильтрацию на уровне источника, защиту оборудования и компенсацию реактивной мощности», было предоставлено комплексное готовое решение для повышения качества электроэнергии:

Фильтрация на уровне источника: настроенные ветви фильтров локально фильтруют гармоники;
Защита от резонанса: конструкция с расстройкой предотвращает возникновение гармонического резонанса;
Безопасность коммутации: коммутационное оборудование с подавлением повторных пробоев обеспечивает безопасную работу при частых коммутациях;
Компенсация реактивной мощности: коэффициент мощности повышается параллельно, что позволяет экономить энергию и затраты.

3.2 Конфигурация системы

История успеха: повышение качества электроэнергии в системе накопления энергии Dadi в Анголе на напряжении 35 кВ

В рамках решения конфигурируется фильтрокомпенсационная батарея H5+H7 общей мощностью 7500 квар. Ключевая конфигурация:

Подсистема	Описание конфигурации
Фильтровые ветви	Настроенные фильтровые ветви H5 и H7, настроенные соответственно на 5-ю и 7-ю гармонические частоты, охватывающие доминирующие гармоники в системе
Конденсаторная батарея	Обеспечивает компенсацию реактивной мощности на промышленной частоте с одновременной фильтрацией гармоник
Коммутационный аппарат	Маслонаполненное вакуумное коммутационное оборудование с подавлением повторных пробоев, в сочетании с токоограничивающими реакторами и коммутацией в заданной точке синусоиды
Защита и мониторинг	Защита от перенапряжений, сверхтоков и перегрева с мониторингом рабочего состояния; неисправные ветви надежно изолируются при ненормальных режимах работы
Подключение	Шунтовое подключение к шине 35 кВ

3.3 Ключевые технические аспекты

Ключевая технология	Технический принцип	Прикладная ценность
Настроенная фильтрация	Использует зависимость емкостного реактивного сопротивления от частоты (Xc = 1/(2πfC)); L-C-ветви настроены на частоты 5-й и 7-й гармоник	Локально поглощает ток гармоник, разрывая порочный круг «поглощение при низком импедансе — высокочастотный нагрев — резонансное усиление — старение изоляции»
Защита от резонанса	Применяется расстроенная схема защиты	Предотвращает параллельный резонанс между ветвями фильтра и импедансом системы, защищая конденсаторы и изоляцию системы
Защита оборудования	После фильтрации токовая нагрузка и нагрев конденсаторов остаются под контролем; дополнительные потери и нагрев трансформатора снижаются	Предотвращает снижение номинальной мощности оборудования и продлевает срок его службы
Безопасность коммутации	Маслонаполненное вакуумное распределительное устройство с подавлением повторных пробоев в сочетании с токоограничивающими реакторами и коммутацией в заданной точке волны	Обеспечивает отсутствие перенапряжений при повторных пробоях и бросков пускового тока во всем процессе частых коммутаций
Компенсация реактивной мощности	Ветви фильтра имеют емкостной характер на промышленной частоте, повышая коэффициент мощности параллельно	Снижает потери в линиях и трансформаторах, экономя затраты на электроэнергию
Защита и мониторинг	Защита от перенапряжения, сверхтока и перегрева с онлайн-мониторингом состояния	Неисправные ветви надежно изолируются в аварийных условиях, обеспечивая безопасность системы

4. Реализация проекта

4.1 Процесс реализации

Проект был реализован в пять этапов: «обследование на месте → разработка решения → заводское производство и типовые испытания → монтаж и пусконаладочные работы на объекте → приемка и ввод в эксплуатацию»:

Этап	Содержание работ
1. Обследование на месте	Завершены обследование гармонического состояния и подтверждение точки подключения
2. Проектирование решения	Завершены расчет параметров ветвей фильтра и выбор оборудования
3. Заводское производство и приемо-сдаточные испытания	Завершены производство, сборка и приемо-сдаточные испытания для обеспечения качества оборудования
4. Монтаж и пусконаладочные работы на месте	Завершены монтаж и пусконаладочные работы; совместные испытания подтвердили результаты подавления гармоник
5. Приемка и ввод в эксплуатацию	Ввод в промышленную эксплуатацию после приемки

4.2 Обеспечение качества и безопасности

Строго соблюдались спецификации плановых заводских испытаний и пусконаладочных работ на объекте;
Конденсаторы, реакторы и коммутационная аппаратура полностью прошли типовые и приемо-сдаточные испытания;
Во время монтажа и пусконаладочных работ на объекте были внедрены меры безопасности для защиты оборудования и персонала.

4.3 Поставка и обучение

До начала пусконаладочных работ эксплуатационному персоналу было предоставлено специализированное обучение по вопросам эксплуатации, технического обслуживания и устранения неисправностей;
Передана полная техническая документация, включая чертежи, руководства и отчеты об испытаниях;
Заказчик получил возможность самостоятельно эксплуатировать и обслуживать систему.

5. Результаты проекта

5.1 Сравнение ключевых технических показателей

С установкой фильтрокомпенсирующей установки H5+H7 мощностью 7500 квар качество электроэнергии в системе было фундаментально улучшено. Сравнение приведено ниже:

Показатель	До (текущее состояние)	После	Улучшение/результат
Общее гармоническое искажение напряжения (THDu)	7% ~ 10% (существенно превышено)	< 3%	Соответствует требованиям IEEE 519-2022 и GB/T 14549-1993 (лимит 3% для 35 кВ)
Содержание тока 5-й гармоники	20% ~ 26%	< 4%	Существенно снижено
Содержание тока 7-й гармоники	12% ~ 16%	< 3%	Сильное подавление
Коэффициент мощности (PF)	0,80 ~ 0,86 (сильно варьируется)	≥ 0,95	Стабильное соответствие
Повышение температуры конденсаторов и оборудования	Заметно повышено	Возврат в нормальный диапазон	Заметное улучшение
Частота отказов оборудования	Высокая, частое техническое обслуживание	Существенно снижена	Заметное улучшение

Примечание: приведенные выше показатели «после» являются ожидаемыми значениями, полученными на основе анализа производительности оборудования и оценки системы. Окончательные значения определяются по результатам приемочных пусконаладочных измерений.

5.2 Технические результаты

Результат	Улучшения
Подавление гармоник	Доминирующие 5-я и 7-я гармоники эффективно отфильтрованы; гармонический ток значительно снижен
Компенсация реактивной мощности	Коэффициент мощности повышен; компенсация эффективна с самого начала
Защита и безопасность	Устранены опасности гармонических сверхтоков и резонансных перенапряжений
Состояние оборудования	Условия эксплуатации конденсаторов и трансформаторов заметно улучшены

5.3 Экономические преимущества

Экономия на затратах на электроэнергию: повышение коэффициента мощности снижает расходы на электроэнергию;
Повышение энергоэффективности: снижение потерь электроэнергии повышает общую энергоэффективность предприятия;
Оптимизация затрат: увеличение срока службы оборудования снижает расходы на техническое обслуживание и замену.

5.4 Эксплуатационные показатели

Снижение нагрева оборудования и уменьшение частоты отказов;
Снижение помех в системах промышленного управления; прецизионные компоненты, устройства учета и защиты работают стабильно; снижение процента брака при контроле качества;
Электросеть работает стабильнее, срок службы оборудования увеличивается, а потери электроэнергии снижаются.

6. Ценность для клиента

Ценностное измерение	Предоставляемая ценность
Обеспечение производства	Обеспечивается эффективность производства и качество продукции; мощность выдается стабильно
Инвестиции в оборудование	Увеличение срока службы оборудования; снижение затрат на техническое обслуживание и замену
Экономическая отдача	Повышение коэффициента мощности; снижение затрат на электроэнергию и потерь; четко определенная окупаемость инвестиций
Безопасность и надежность	Более стабильная работа сети; значительное снижение рисков электробезопасности

7. Резюме и перспективы

7.1 Значимость проекта

Данный проект предоставляет воспроизводимый инженерный эталон для улучшения качества электроэнергии в системах накопления энергии:

Концентрированное подключение силового электронного оборудования, такого как PCS, стало основным источником гармонического загрязнения сети;
Используя интегрированную схему фильтрации и компенсации, данный проект системно решил комбинированные угрозы, которые гармоники создают для конденсаторов, трансформаторов и систем производственного управления;
Он подтвердил концепцию комплексного улучшения «фильтрация на уровне источника, защита оборудования, компенсация реактивной мощности».

История успеха по улучшению качества электроэнергии на объекте накопления энергии Dadi в Анголе 35 кВ

7.2 Перспективы

Поскольку спрос на улучшение качества электроэнергии в накоплении энергии, возобновляемой энергетике и промышленных приложениях продолжает расти, мы будем продолжать:

Оптимизировать технические решения по фильтрации и компенсации;
Совершенствовать комплексное комплектное оборудование и системы сервисного обслуживания;
Предоставлять глобальным клиентам более профессиональные и надежные комплексные решения по качеству электроэнергии, помогая всем отраслям безопасно, стабильно и эффективно использовать электроэнергию.

Заключение

Основываясь на фильтрокомпенсирующей установке H5+H7 мощностью 7500 квар, проект по качеству электроэнергии на объекте накопления энергии Dadi в Анголе 35 кВ системно решил проблему гармонического загрязнения, вызванного нелинейными нагрузками, такими как PCS, одновременно обеспечивая компенсацию реактивной мощности и защиту оборудования — делая сеть более стабильной, оборудование более долговечным, а счета за электроэнергию более экономичными.

Мы продолжим предоставлять глобальным клиентам комплексные решения по качеству электроэнергии и безопасности электрооборудования, опираясь на профессиональные технические решения и надежное комплектное оборудование.

Развернутое оборудование

Больше

Серия RMRTBB устройств высоковольтной компенсации реактивной мощности – наружного типа в раме

RMRTBB наружная рама VAR компенсатор: 6-35 кВ повышает коэффициент мощности снижает потери стабилизирует напряжение в промышленных и сетевых электросетях

RW Energy
Система онлайн-мониторинга частичных разрядов RWJS для кольцевых главных устройств

Откройте для себя нашу Систему онлайн-мониторинга частичных разрядов для кольцевых главных устройств. Обеспечьте безопасность выявляйте неисправности на ранней стадии и повышайте надежность распределения электроэнергии.

RW Energy

Связанные решения

Больше

Миллисекундная регистрация неисправностей: эксплуатация и техническое обслуживание кабелей вступает в цифровую эру — решение для распределенной локализации повреждений кабельных линий

Это решение использует распределенный локализатор повреждений кабеля, основанный на высокочастотном съеме бегущих волн, граничных вычислениях и алгоритмах позиционирования по временной разности бегущих волн.Оно обеспечивает мгновенную фиксацию повреждений, измерение расстояния с точностью до метра, классификацию типов повреждений на основе ИИ, отправку аварийных оповещений в течение 5 минут и круглосуточный онлайн-мониторинг, замыкая полный цикл «фиксация → локализация → диагностика → оповещение

RW Energy
Решение для комплектной повышающей трансформаторной подстанции фотоэлектрических электростанций в блочно-модульном исполнении на салазках

Модульная блочная повышающая подстанция Rockwell Energy интегрирует средневольтные распределительные устройства, повышающие трансформаторы и низковольтное распределение в стальную раму, которая была собрана на заводе и прошла плановые испытания. По прибытии на площадку ее можно «немедленно ввести в эксплуатацию», что сокращает цикл подключения к сети с 3–6 месяцев, обычно требуемых для традиционных подстанций, строящихся на месте, до примерно 2 недель. Объем общестроительных работ сокращается на

RW Energy
Передвижная подстанция на санях для карьерных зон

Салазковая подстанция на руднике «Рокелл» использует цельную стальную раму для опоры комплектных распределительных устройств среднего напряжения и трансформаторов. Ее можно перемещать как с помощью подъемного крана, так и путем буксировки трактором, что исключает необходимость в капитальном строительстве или выделенных помещениях для распределительных устройств. По мере продвижения забоя открытого карьера подстанцию можно переместить в течение 1–2 дней. Ее открытая конструкция обеспечивает надеж

RW Energy
Готовое решение по блокам распределения питания для центров обработки данных

Сборное распределительное устройство Rockwell Energy для центров обработки данных объединяет линии ввода среднего напряжения, трансформаторы и распределительные устройства низкого напряжения в стальную раму, прошедшую заводские испытания. Оно поддерживает резервирование по схеме N+1 с двумя трансформаторами и двумя секциями низкого напряжения, что обеспечивает быстрое масштабирование по мере поэтапного ввода центра обработки данных в эксплуатацию. Конструкция с открытой рамой облегчает проведени

RW Energy
Подробное решение для компенсации реактивной мощности с использованием высокой емкости сбора и низкой емкости компенсации

1. Введение в схемуВ настоящее время в электротехнической отрасли SVG широко применяется для компенсации реактивной мощности в высоковольтных электрических системах, таких как 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ и 35 кВ. Обычно используются две топологии компенсации: прямое подключение к сети и повышающий трансформатор.Для применений с относительно небольшой компенсирующей мощностью схема с повышающим трансформатором SVG является более экономически выгодной и поэтому широко используется. Эта схема была разработа

RW Energy
Решение по повышению качества электроэнергии 35 кВ на угольной обогатительной фабрике в Монголии

Для 35 кВ сборной шины угольной обогатительной фабрики в Монголии, где доминируют гармоники от частотных преобразователей, компания RW Energy предлагает фильтровую установку H5 мощностью 5000 квар (настроенную на 4,7-ю гармонику, 235 Гц) для снижения THDu с 8,5–12% до <3% и повышения коэффициента мощности с 0,75–0,82 до 0,96–0,98 (в соответствии со стандартом IEEE 519-2022).Данное решение предназначено для 35 кВ сборной шины угольной обогатительной фабрики в провинции Южный Гоби, Монголия. Он

RW Energy
Суцянь Жунсинь Металл: Решение по подавлению гармоник и компенсации реактивной мощности для среднечастотных печей

Данное решение направлено на устранение серьезных проблем с качеством электроэнергии, вызванных нелинейными нагрузками с высоким уровнем высших гармоник, такими как индукционные печи средней частоты на предприятии «Цзянсу Суцянь Жунсинь Металл Продактс», и основано на применении высоковольтной фильтрокомпенсирующей установки H5+H7+H11 общей мощностью 17 550 квар. Разработанное на основе концепции точной фильтрации, компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения, данное решение систем

RW Energy
Решение по повышению качества электроэнергии 35 кВ для системы накопления энергии «Дади» в Анголе

Данное решение направлено на устранение серьезных гармонических искажений в системе 35 кВ накопительной электростанции Dadi в Анголе, вызванных нелинейными нагрузками, такими как системы преобразования энергии (PCS). В его основе лежит высоковольтная фильтрокомпенсирующая установка H5+H7 общей мощностью 7500 квар, построенная на концепции «три в одном»: локализованная фильтрация, защита оборудования и компенсация реактивной мощности.Цель состоит в том, чтобы устранить угрозы, связанные с гармон

RW Energy

Оставьте свои контактные данные, чтобы получить полный технический белый документ, перечень оборудования и отчёт по энергоэффективности для данного случая.

Zhejiang Rockwell Energy Technology Co., Ltd. is an international enterprise specializing in the research, development and manufacturing of recloser controllers, power quality management, power monitoring systems and other high-end power equipment. In today's critical period of global energy transition and power system upgrading, the company has gathered a group of top talents in the fields of power engineering, automation control, software development, etc., who carry the enthusiasm and persistence for the power business, and are committed to overcoming the complex problems in the power system, and promoting the intelligent development of the power industry with innovative technology. Mission: To make global electricity smarter, more reliable and more efficient with innovative technology. Vision: To be the leader in global power intelligence.

Manager

RW Energy

Узнать больше