Yeni Enerji Güç İstasyonları için Armonik Azaltma Çözümü: Fotovoltaik Güç Santrallerinde Yüksek Frekanslı Armoniklerin kapsamlı Yönetimi
Ⅰ. Problem Scenario
Yüksek frekanslı harmonik enjeksiyon, PV santral inversör kümelerinden
Büyük ölçekli merkezi PV Güç Santralleri'nin işletilmesi sırasında, paralel olarak çalışan birden fazla inverter geniş bant harmonikleri (öncelikle 23. ile 49. harmonikler) 150-2500Hz aralığında üretir, bu da şebekeye aşağıdaki sorunları getirir:
- Akımların Toplam Harmonik Bozulması (THDi) %12.3'ü aşarak IEEE 519-2014 standart sınırlarını önemli ölçüde aşıyor.
- Kondansatör bankasının aşırı yüklenmesine, ısınmasına ve koruma cihazlarının yanlış çalışmasına neden oluyor.
- Artan Elektromanyetik Araç (EMI), yakındaki hassas ekipmanları etkiliyor.
II. Core Solution
LC pasif filtre topolojisini benimseyerek, özel reaktörler + kondansatör bankaları kullanılarak etkili harmonik emme devreleri oluşturuluyor.
- Key Equipment Selection
|
Ekipman Türü |
Model/Spesifikasyon |
Temel İşlev |
|
Kuru Demirli Seri Reaktör |
CKSC Tipi (Özel Tasarım) |
Hassas endüktif reaktans sağlayarak yüksek frekanslı harmonikleri bastırır. |
|
Filtre Kondansatör Bankası |
BSMJ Tipi (Eşleşmiş Seçim) |
Reaktörlerle rezonans yaparak belirli harmonik bantlarını emer. |
- Teknik Parametre Tasarımı
Reaktör Endüktansı: 0.5mH ±5% (@50Hz temel frekans)
Kalite Faktörü (Q): >50 (Düşük kayıp yüksek frekanslı filtrelemeyi sağlar)
İzolasyon Sınıfı: H Sınıfı (Uzun süre dayanabilen sıcaklık 180°C)
Reaktans Oranı Yapılandırması: %5.5 (23. ile 49. yüksek frekanslı band için optimize edilmiş)
Topoloji Yapısı: Delta (Δ) Bağlantı (Yüksek mertebeden harmonik yönlendirme yeteneğini artırır) - Filtre Sistemi Tasarım Ana Noktaları
Rezonans Frekansı Hesabı:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Hedef frekans bandını (150-2500Hz) doğru bir şekilde kapsayarak, yüksek frekanslı harmoniklerin yerel emilimini sağlar.
III. EMC Azaltma Etkinliğinin Doğrulanması
|
Göstergeler |
Azaltmadan Önce |
Azaltmadan Sonra |
Standart Sınır |
|
THDi |
%12.3 |
%3.8 |
≤5% (IEEE 519) |
|
Bireysel Harmonik Bozulma |
En fazla %8.2 |
≤%1.5 |
GB/T 14549 ile uyumlu |
|
Kondansatör Sıcaklık Yükselişi |
75K |
45K |
IEC 60831 ile uyumlu |
IV. Mühendislik Uygulama Avantajları
- Yüksek Verimli Filtreleme:
%5.5 reaktans oranı tasarımı, 23. dereceden üstündeki harmonikleri özellikle bastırarak, geleneksel %7 şemalere kıyasla yüksek frekanslı tepkide %40 iyileştirme sağlar. - Güvenlik ve Güvenilirlik:
H sınıfı sıcaklık yükselişi izolasyon sistemi, -40°C ile +65°C arasındaki dış ortamlarda ekipmanın istikrarlı çalışmasını sağlar. - Maliyet Optimizasyonu:
Düşük kayıp tasarım (Q > 50), sistem güç tüketiminin çıkış gücünün <0.3%'ünü aşmaz.
V. Dağıtım Önerileri
- Yükleme Konumu: 35kV toplama alt trafiğinin düşük gerilim tarafı ana hatı.
- Yapılandırma: Her 2Mvar kondansatör bankasını 10 CKSC reaktörüyle seri bağlanan (Grup tabanlı otomatik anahtarlama).
- İzleme Gerekliliği: THDi değişikliklerini gerçek zamanlı takip etmek için çevrimiçi harmonik analiz cihazı kurun.
Çözüm Değeri: Yeni enerji güç istasyonlarındaki yüksek frekanslı harmonik kirliliğini etkili bir şekilde çözerek, kondansatör ömrünü %37'den fazla uzatır ve harmonik ihlal ceza puanları nedeniyle PV çıkışı kısıtlamasından kaçınır.
