Yeni Enerji Elektrik Stansiyaları üçün Armonik Azaltma Həlləri: Fotovoltaik elektrik stansiyalarında yüksək dərəcəli armoniklərin kompleks idarə edilməsi
Ⅰ. Problem Scenario
Fotokollektorlar klasterinin inverterləri tərəfindən yüksək dərəcəli harmonik əlavə edilməsi
Böyük ölçülü mərkəzi fotovoltaik elektrik stansiyalarının işləməsi zamanı, paralel rejimda işləyən bir neçə inverter 150-2500Hz diapazonunda geniş spektral harmoniklər (öncəliklə 23-cü və 49-cu harmoniklər) yaratır, bu da şəbəkədə aşağıdakı problemlərə səbəb olur:
- Cari ümumi harmonik deformaşiyası (THDi) 12.3%-ə çatır, bu da IEEE 519-2014 standart limitlərindən nəzərən qeyri-müəyyən miqdarla çoxdur.
- Kondensator banklarının aşırı yüklənməsini, istiləsinə və korporativ cihazların yanlış işləməsini səbəb olur.
- Yaxın yerlərdəki həssas cihazları təsirləyən artan elektromaqnit təsiri (EMI).
II. Core Solution
LC pasif filtrlərin topologiyasının istifadəsi, xüsusi reaktorlar + kondensator banklarından effektiv harmonik absorpsiya şəbəkələrinin qurulması.
- Key Equipment Selection
|
Equipment Type |
Model/Specification |
Core Function |
|
Quruq tip demir çekirdekli seriyal reaktor |
CKSC Növü (Xüsusi Dizayn) |
Təqribi indüktiv reaktiv kəsir təmin edir, yüksək dərəcəli harmonikləri azaldır. |
|
Filtr Kondensator Bankı |
BSMJ Növü (Uyğun Seçim) |
Reaktorlarla rezonans yaradaraq xüsusi harmonik diapazonlarını absorbu edir. |
- Technical Parameter Design
Reactor Inductance: 0.5mH ±5% (@50Hz fundamental frequency)
Quality Factor (Q): >50 (Ensures low-loss high-frequency filtering)
Insulation Class: Class H (Long-term withstand temperature 180°C)
Reactance Ratio Configuration: 5.5% (Optimized for 23rd-49th high-frequency band)
Topology Structure: Delta (Δ) Connection (Enhances high-order harmonic shunting capability) - Filter System Design Key Points
Resonant Frequency Calculation:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Accurately covers the target frequency band (150-2500Hz), achieving local absorption of high-frequency harmonics.
III. EMC Mitigation Effectiveness Validation
|
Indicator |
Before Mitigation |
After Mitigation |
Standard Limit |
|
THDi |
12.3% |
3.8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
Individual Harmonic Distortion |
Up to 8.2% |
≤1.5% |
Compliant with GB/T 14549 |
|
Capacitor Temperature Rise |
75K |
45K |
Compliant with IEC 60831 |
IV. Engineering Implementation Advantages
- High-Efficiency Filtering:
The 5.5% reactance ratio design specifically suppresses harmonics above the 23rd order, providing a 40% improvement in high-frequency response compared to traditional 7% schemes. - Safety and Reliability:
The Class H temperature rise insulation system ensures stable equipment operation in outdoor environments ranging from -40°C to +65°C. - Cost Optimization:
The low-loss design (Q > 50) results in additional system power consumption of < 0.3% of output power.
V. Deployment Recommendations
- Installation Location: Low-voltage side busbar of the 35kV collection substation.
- Configuration: Each 2Mvar capacitor bank series-connected with 10 CKSC reactors (Group-based automatic switching).
- Monitoring Requirement: Install an online harmonic analyzer to track THDi changes in real-time.
Solution Value: Effectively resolves high-frequency harmonic pollution in new energy power stations, extends capacitor lifespan by over 37%, and avoids PV output curtailment due to harmonic violation penalties.
