Решение за намаляване на хармониките в електроцентрали с нови източници на енергия: Комплексно управление на високочестотните хармоники в фотоелектрични централи
Ⅰ. Сценарий на проблема
Високочестотни хармоники, генериращи се от инвертори в фотоелектрични централни
При експлойтацията на големи централизирани фотоелектрични станции, многобройните инвертори, работещи паралелно, генерират широколентови хармоники в диапазона 150-2500Hz (предимно 23-та до 49-та хармоника), което води до следните проблеми в мрежата:
- Общата хармонична дисторсия (THDi) достига 12.3%, значително надхвърляйки стандартните ограничения на IEEE 519-2014.
- Причинява прекомерна натовареност, нагряване и неправилно функциониране на защитните устройства на кондензаторните банки.
- Увеличава електромагнитната интерференция (EMI), влияйки върху близко разположената чувствителна апаратура.
II. Основно решение
Използване на LC пасивна филтърна топология, създавайки ефективни хармонични абсорбционни контури чрез персонализирани реактори + кондензаторни банки.
- Избор на ключови уреди
|
Тип устройство |
Модел/Спецификация |
Основна функция |
|
Сух тип железен серийен реактор |
Тип CKSC (Персонализиран дизайн) |
Осигурява точна индуктивна реактивност, подтискайки високочестотни хармоники. |
|
Филтърна кондензаторна банка |
Тип BSMJ (Подходящ избор) |
Резонира с реакторите за абсорбиране на конкретни хармонични полоси. |
- Дизайн на технически параметри
Индуктивност на реактора: 0.5mH ±5% (@50Hz основна честота)
Коефициент на качество (Q): >50 (Осигурява ниско загубова високочестотна филтрация)
Клас на изолация: Клас H (Дълготрайна устойчивост при температура 180°C)
Конфигурация на реактивната пропорция: 5.5% (Оптимизирана за 23-та до 49-та високочестотна полоса)
Структура на топологията: Delta (Δ) свързване (Подобрява способността за разклоняване на високоредни хармоники) - Ключови точки в дизайна на филтърната система
Изчисление на резонансната честота:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Точно покрива целевата честотна полоса (150-2500Hz), постигайки локално абсорбиране на високочестотни хармоники.
III. Валидация на ефективността на намаляване на EMC
|
Показател |
Преди намаляване |
След намаляване |
Стандартно ограничение |
|
THDi |
12.3% |
3.8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
Индивидуална хармонична дисторсия |
До 8.2% |
≤1.5% |
Съответства на GB/T 14549 |
|
Нагряване на кондензатора |
75K |
45K |
Съответства на IEC 60831 |
IV. Преимущества на инженерната имплементация
- Ефективна филтрация:
Дизайнът с 5.5% реактивна пропорция специално подтиска хармоники над 23-та, предоставяйки 40% подобрение в реакцията на високите честоти в сравнение с традиционните 7% схеми. - Безопасност и надеждност:
Изолационната система на клас H осигурява стабилна работа на оборудването в открито пространство при температурни условия от -40°C до +65°C. - Оптимизация на разходите:
Ниско загубовият дизайн (Q > 50) довежда до допълнително системно потребление на мощност < 0.3% от изходната мощност.
V. Предложения за разположение
- Местоположение на инсталацията: Нисковолтовата страна на шината на 35kV събираща подстанция.
- Конфигурация: Всяка 2Mvar кондензаторна банка се серийно свързва с 10 CKSC реактора (Групово автоматично свързване).
- Изисквания за наблюдение: Установете онлайн хармоничен анализатор за реално време следене на промените в THDi.
Стойност на решенията: Ефективно решава проблема с високочестотната хармонична замърсеност в станциите за нови енергийни източници, удължава живота на кондензаторите с повече от 37% и избягва ограниченията в изхода на фотоелектричната енергия поради нарушения на хармоничните стандарти.
