פתרון להפחתת הרמוניות עבור תחנות כוח של אנרגיה חדשה: ניהול כולל של הרמוניות בתדר גבוה במחצבות סולריים
Ⅰ. תרחיש בעיה
הזרקת הרמוניות בתדר גבוה מהשכפול של מעבדי ה-PV
במהלך פעילות של תחנות כוח סולריות מרכזיות בקנה מידה גדול, מספר מעבדים המופעלים מקבילים יוצרים הרמוניות רחבות-פס בתדר של 150-2500Hz (בעיקר ההרמוניות ה-23 עד ה-49), מה שגורם לבעיות הבאות בצד הרשת:
- השחתה כוללת של ההרמוניות (THDi) מגיעה ל-12.3%, מעל להגבלות הסטנדרטיות של IEEE 519-2014.
- איבחון יתר של בנקי קONDנסטורים, חימום ופיגוע במפעלי הגנה.
- הגדלת התפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) המשפיעה על ציוד רגיש בסביבה הקרובה.
II. פתרון מרכזי
המשתמש בטופולוגיה של מסנן LC פסיבי, בניית מעגלים יעילים לספיגה של הרמוניות באמצעות ריאקטורים מותאמים + בנקי קONDנסטורים.
- בחירה של הציוד העיקרי
|
סוג הציוד |
דגם/מפרט |
פונקציה עיקרית |
|
ריאקטור טורי יבש עם גוף ברזל |
סוג CKSC (עיצוב מותאם) |
מספק אימפדנס אינדוקטיבי מדויק, מדכא הרמוניות בתדר גבוה. |
|
בנק קONDנסטורים מסנן |
סוג BSMJ (בחירה מתאימה) |
נוגן עם הריאקטורים כדי לספוג פס תדרים הרמוניים ספציפיים. |
- עיצוב פרמטרים טכנולוגיים
אינדוקטיביות הריאקטור: 0.5mH ±5% (@תדר בסיסי 50Hz)
מקדם איכות (Q): >50 (מבטיח מסננת תדר גבוה עם אובדן נמוך)
דרגת ההידבקות: דרגה H (עמידות טמפרטורה ארוכת טווח 180°C)
תצורת יחס הריאקטיביות: 5.5% (אופטימיזציה עבור פס תדרים גבוה בין ה-23 וה-49)
מבנה הטופולוגיה: חיבור דלתא (Δ) (מגביר את יכולת השטף של הרמוניות גבוהות-סדר) - נקודות מפתח לעיצוב מערכת המסנן
חישוב תדר תהודה:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
מכסה באופן מדויק את פס התדרים המטרה (150-2500Hz), מושג ספיגה מקומית של הרמוניות בתדר גבוה.
III. אימות יעילות הפחתת התפרעות אלקטרומגנטית (EMC)
|
מדד |
לפני הפחתה |
אחרי הפחתה |
גבול סטנדרטי |
|
THDi |
12.3% |
3.8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
השחתה של הרמוניה בודדת |
עד 8.2% |
≤1.5% |
מתאים ל-GB/T 14549 |
|
עלייה בטמפרטורה של הקONDנסטור |
75K |
45K |
מתאים ל-IEC 60831 |
IV. יתרונות בהישג הנדסי
- מסננת יעילה:
עיצוב יחס הריאקטיביות של 5.5% מדכא במיוחד הרמוניות מעל ה-23, מספק שיפור של 40% בתגובה לתדר גבוה לעומת סכמות מסורתיות של 7%. - בטיחות ואמינות:
מערכת ההידבקות דרגה H מבטיחה פעולה יציבה של הציוד בסביבות חיצוניות בין -40°C ל-+65°C. - אופטימיזציה של עלויות:
עיצוב עם אובדן נמוך (Q > 50) מוביל לאובדן אנרגיה של המערכת של < 0.3% מהספק החוצה.
V. המלצות להצבה
- מיקום התקנה: חיבור הליבה הנמוכה של תחנת האגרגציה ב-35kV.
- תצורה: כל בנק קONDנסטורים של 2Mvar מחובר בטור עם 10 ריאקטורים מסוג CKSC (החלפה אוטומטית מבוססת קבוצות).
- דרישה למדידה: התקנת אנליזטור הרמוניות מקוון כדי לעקוב אחר שינויים ב-THDi בזמן אמת.
ערך הפתרון: פותר בצורה יעילה זיהום הרמוניות בתדר גבוה בתחנות כוח של אנרגיה חדשה, מאריך את משך החיים של קONDנסטורים ביותר מ-37%, ומונע קיצוץ בפליטה של PV עקב עונשים עקב הפרת הרמוניות.
