Oplossing voor harmonische onderdrukking voor hernieuwbare energiekrachtcentrales: Algehele beheersing van hoge-frequentie harmonischen in fotovoltaïsche elektriciteitscentrales
Ⅰ. Probleemsituatie
Hoge-frequentie harmonische injectie van PV-installatie inverterclusters
Tijdens de werking van grote centrale PV-krachtcentrales genereren meerdere parallel opererende inverters breedbandharmonieën in het bereik van 150-2500Hz (voornamelijk de 23e tot 49e harmonieën), wat leidt tot de volgende problemen aan de kant van het net:
- Totale Harmonische Verstoring (THDi) die 12,3% bereikt, wat aanzienlijk boven de grenzen van de IEEE 519-2014 standaard uitkomt.
- Overbelasting, oververhitting en foute werking van condensatorenbanken en beschermingsapparatuur.
- Toename van Elektromagnetische Interferentie (EMI) die nabijgelegen gevoelige apparatuur beïnvloedt.
II. Kernoplossing
Toepassing van een LC-passieve filtertopologie, waarbij efficiënte harmonische absorptiecircuits worden gemaakt met behulp van aangepaste reactors + condensatorenbanken.
- Keuze van belangrijkste apparatuur
|
Apparaattype |
Model/Specificatie |
Kernfunctie |
|
Droog ijzerkern serie reactor |
CKSC Type (Aangepast ontwerp) |
Biedt precieze inductieve reactantie, onderdrukt hoge-frequentie harmonieën. |
|
Filtercondensatorenbank |
BSMJ Type (Gepaste selectie) |
Resoneert met reactors om specifieke harmonische banden op te nemen. |
- Technische parameterontwerp
Reactorinductie: 0,5mH ±5% (@50Hz grondfrequentie)
Kwaliteitsfactor (Q): >50 (Zorgt voor lage-verlies hoge-frequentie filtering)
Isolatieklasse: Klasse H (Langdurige temperatuurbestendigheid 180°C)
Reactieratio configuratie: 5,5% (Geoptimaliseerd voor 23e-49e hoge-frequentie band)
Topologiestructuur: Driehoek (Δ) verbinding (Versterkt de vermogen om hogere orde harmonieën af te voeren) - Sleutelpunten van het filtersysteemontwerp
Resonantiefrequentieberekening:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Deftig de doelfrequentieband (150-2500Hz) bedekt, waardoor lokale absorptie van hoge-frequentie harmonieën wordt bereikt.
III. Validatie van de effectiviteit van EMC-vermindering
|
Indicator |
Vóór vermindering |
Na vermindering |
Standaardlimiet |
|
THDi |
12,3% |
3,8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
Afzonderlijke harmonische verstoring |
Tot 8,2% |
≤1,5% |
Voldoet aan GB/T 14549 |
|
Temperatuurstijging van de condensator |
75K |
45K |
Voldoet aan IEC 60831 |
IV. Voordelen van de technische implementatie
- Hoge-efficiëntie filtering:
Het 5,5% reactieratio ontwerp onderdrukt specifiek harmonieën boven de 23e orde, waardoor een 40% verbetering in de hoge-frequentie respons wordt bereikt ten opzichte van traditionele 7% schema's. - Veiligheid en betrouwbaarheid:
Het isolatiesysteem van klasse H zorgt voor stabiele apparaatwerking in buitenomstandigheden variërend van -40°C tot +65°C. - Kostenoptimalisatie:
Het laag-verlies ontwerp (Q > 50) resulteert in extra systeem energieverbruik van < 0,3% van de uitgangsvermogen.
V. Aanbevelingen voor inzet
- Installatielocatie: Laagspanningszijde busbar van de 35kV verzamelsubstation.
- Configuratie: Elk 2Mvar condensatorenbank in serie verbonden met 10 CKSC reactors (Groepsgebaseerde automatische schakeling).
- Monitoringvereiste: Installeer een online harmonische analyzer om THDi veranderingen in real-time bij te houden.
Oplossingswaarde: Effectief oplossen van hoge-frequentie harmonische vervuiling in hernieuwbare energiekrachtstations, verlengt de levensduur van condensatoren met meer dan 37%, en voorkomt verminderde PV-uitvoer als gevolg van straffen wegens overtreding van harmonische normen.
