Penyelesaian Pengurangan Harmonik untuk Stesen Kuasa Sumber Tenaga Baharu: Pengurusan Komprehensif Harmonik Berfrekuensi Tinggi di Kilang Kuasa Fotovoltaik
Ⅰ. Skenario Masalah
Penyuntikan harmonik frekuensi tinggi dari kluster inverter tumbuhan PV
Semasa operasi tumbuhan tenaga PV terpusat berskala besar, beberapa inverter yang beroperasi secara selari menghasilkan harmonik lebar pita dalam julat 150-2500Hz (utamanya harmonik ke-23 hingga ke-49), menyebabkan isu-isu berikut di sisi grid:
- Distorsi Harmonik Total Arus (THDi) mencapai 12.3%, jauh melebihi had piawaian IEEE 519-2014.
- Mengakibatkan beban bank kapasitor berlebihan, panas berlebihan, dan kesalahan operasi peranti perlindungan.
- Peningkatan Gangguan Elektromagnetik (EMI) yang mempengaruhi peralatan sensitif berdekatan.
II. Penyelesaian Inti
Penggunaan topologi penapis LC pasif, membina litar serapan harmonik yang efisien menggunakan reaktor khusus + bank kapasitor.
- Pilihan Peralatan Utama
|
Jenis Peralatan |
Model/Spesifikasi |
Fungsi Utama |
|
Reaktor Rangkaian Inti Besi Jenis Kering |
Jenis CKSC (Reka Bentuk Khusus) |
Memberikan reaktansi induktif yang tepat, menekan harmonik frekuensi tinggi. |
|
Bank Kapasitor Penapis |
Jenis BSMJ (Pilihan Sesuai) |
Beresonans dengan reaktor untuk menyerap band harmonik tertentu. |
- Reka Bentuk Parameter Teknikal
Induktansi Reaktor: 0.5mH ±5% (@frekuensi asas 50Hz)
Faktor Kualiti (Q): >50 (Memastikan penapisan frekuensi tinggi rendah kerugian)
Kelas Isolasi: Kelas H (Tahan suhu panjang tempoh 180°C)
Konfigurasi Nisbah Reaktansi: 5.5% ( dioptimumkan untuk band frekuensi tinggi ke-23 hingga ke-49)
Struktur Topologi: Sambungan Delta (Δ) (Meningkatkan keupayaan pemisahan harmonik tingkat tinggi) - Titik Utama Reka Bentuk Sistem Penapis
Kiraan Frekuensi Resonan:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Mencakupi dengan tepat julat frekuensi sasaran (150-2500Hz), mencapai serapan lokal harmonik frekuensi tinggi.
III. Pengesahan Keberkesanan Pengurangan EMC
|
Indikator |
Sebelum Pengurangan |
Selepas Pengurangan |
Had Piawaian |
|
THDi |
12.3% |
3.8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
Distorsi Harmonik Individu |
Mencapai 8.2% |
≤1.5% |
Patuh dengan GB/T 14549 |
|
Kenaikan Suhu Kapasitor |
75K |
45K |
Patuh dengan IEC 60831 |
IV. Kelebihan Pelaksanaan Kejuruteraan
- Penapisan Berkecekapan Tinggi:
Reka bentuk nisbah reaktansi 5.5% secara khusus menekan harmonik di atas urutan ke-23, memberikan peningkatan 40% dalam respons frekuensi tinggi berbanding skema tradisional 7%. - Keselamatan dan Kebolehpercayaan:
Sistem isolasi kenaikan suhu Kelas H memastikan operasi peralatan stabil dalam persekitaran luar yang berkisar dari -40°C hingga +65°C. - Optimasi Kos:
Reka bentuk rendah kerugian (Q > 50) menghasilkan penggunaan kuasa sistem tambahan < 0.3% daripada output kuasa.
V. Cadangan Pelaksanaan
- Lokasi Pemasangan: Busbar sisi rendah voltan substasi pengumpulan 35kV.
- Konfigurasi: Setiap bank kapasitor 2Mvar disambung siri dengan 10 reaktor CKSC (peralihan automatik berdasarkan kumpulan).
- Keperluan Pemantauan: Pasang analisis harmonik dalam talian untuk melacak perubahan THDi secara masa nyata.
Nilai Penyelesaian: Menyelesaikan pencemaran harmonik frekuensi tinggi di stesen tenaga sumber baru secara berkesan, memanjangkan jangka hayat kapasitor lebih 37%, dan mengelakkan pemotongan output PV akibat hukuman pelanggaran harmonik.
