Rješenje za smanjenje harmonika za novosti elektrane: Kompleksno upravljanje visokofrekventnim harmonikama u fotovoltačkim elektranama
Ⅰ. Opis problema
Visokofrekventni harmonički ubaci od skupina invertera fotovoltačnih elektranama
Tijekom rada velikih centraliziranih fotovoltačnih elektrana, više invertera koji rade paralelno generira širokopojasne harmonike u opsegu od 150-2500Hz (pretežno 23. do 49. harmonika), što dovodi do sljedećih problema na strani mreže:
- Ukupna harmonijska distorzija struje (THDi) doseže 12,3%, značajno premašujući granice standarda IEEE 519-2014.
- Dovodi do preopterećenja kondenzatorskih banka, pregrejanja i pogrešnog radа zaštitnih uređaja.
- Povećava elektromagnetsku interferenciju (EMI) koja utječe na okolnu osjetljivu opremu.
II. Ključno rješenje
Uvođenje LC pasivnog filtra topologije, konstruiranjem učinkovitih harmonijskih apsorpcijskih krugova koristeći prilagođene reaktore + kondenzatorske banke.
- Odabir ključne opreme
|
Vrsta opreme |
Model/specifikacija |
Ključna funkcija |
|
Suhi željezni serijeski reaktor |
Tip CKSC (Prilagođeno dizajn) |
Pruža točnu induktivnu reaktivnost, potiskujući visokofrekventne harmonike. |
|
Filtrirajuća kondenzatorska banka |
Tip BSMJ (Podudaranje izbora) |
Rezonira s reaktorima kako bi apsorbirala specifične harmonijske pojaseve. |
- Tehnički parametri dizajna
Induktivnost reaktora: 0,5mH ±5% (@50Hz osnovna frekvencija)
Faktor kvalitete (Q): >50 (Osigurava nizozračno visokofrekventno filtriranje)
Klasa izolacije: Klasa H (Dugotrajna otpornost na temperaturu 180°C)
Konfiguracija omjera reaktivnosti: 5,5% (Optimizirano za 23. do 49. visokofrekventni pojas)
Struktura topologije: Povezanje delta (Δ) (Unapređuje sposobnost širenja visokorednih harmonika) - Ključni elementi dizajna sustava filtera
Izračun rezonantne frekvencije:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Točno pokriva ciljani frekventni pojas (150-2500Hz), ostvarujući lokalnu apsorpciju visokofrekventnih harmonika.
III. Provjera učinkovitosti smanjenja EMC
|
Pokazatelj |
Prije mitigacije |
Nakon mitigacije |
Standardna granica |
|
THDi |
12,3% |
3,8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
Pojedinačna harmonijska distorzija |
Do 8,2% |
≤1,5% |
Slaganje s GB/T 14549 |
|
Porast temperature kondenzatora |
75K |
45K |
Slaganje s IEC 60831 |
IV. Prednosti inženjerske implementacije
- Visoko učinkovito filtriranje:
Dizajn s omjerom reaktivnosti od 5,5% posebno potiskuje harmonike iznad 23. reda, pružajući 40% poboljšanje u visokofrekventnom odgovoru u usporedbi s tradicionalnim shemama od 7%. - Sigurnost i pouzdanost:
Sustav izolacije s podizanjem temperature klase H osigurava stabilan rad opreme u vanjskim uvjetima u rasponu od -40°C do +65°C. - Optimizacija troškova:
Nizozračni dizajn (Q > 50) rezultira dodatnim potrošnjama sustava manjim od 0,3% izlazne snage.
V. Preporuke za implementaciju
- Lokacija instalacije: Niskonaponska busbar 35kV prikupnog podstanice.
- Konfiguracija: Svaka 2Mvar kondenzatorska banka serijeski spojena s 10 CKSC reaktora (Grupno automatizirano upravljanje).
- Zahtjev za nadzorom: Instalirati online analizator harmonika kako bi se stvarno vremenski pratili promjeni THDi.
Vrijednost rješenja: Efektivno rješava problem visokofrekventnog harmonijskog zagađenja u elektranama novih izvora energije, produžava vijek trajanja kondenzatora za preko 37% i izbjegava ograničenje izlaza PV zbog kaznenih sankcija za povreda harmonijskih normi.
