Rešitev za zmanjševanje harmonik v elektrarnah novih virov energije: celovito upravljanje visokochastotnih harmonik v fotovoltaičnih elektrarnah
Ⅰ. Opis problema
Visokofrekvenčni harmonični vtok iz inverterjev fotovoltaičnih elektrarnPri delovanju velikih centraliziranih fotovoltaičnih elektrarn, več inverterjev, ki delujejo vzporedno, ustvarja širokopasne harmonike v območju 150-2500 Hz (glavno 23. do 49. harmoniki), kar povzroča naslednje težave na strani omrežja:
- Skupna harmonična distorzija (THDi) doseže 12,3%, kar je znatno višje od standardnih omejitev IEEE 519-2014.
- Povzroča preobremenjenost kondenzatorskih bank, pregrevanje in nepravilno delovanje zaščitnih naprav.
- Povečanje elektromagnetske motnje (EMI), ki vpliva na bližnjico občutljive opreme.
II. Ključna rešitev
Uporaba topologije LC pasivnega filtra, sestavljanje učinkovitih harmoničnih absorpcijskih vezij z uporabo prilagojenih induktorjev + kondenzatorskih bank.
- Izbira ključne opreme
|
Vrsta opreme |
Model/specifikacija |
Osnovna funkcija |
|
Suha železnokerni seriji induktor |
Tip CKSC (prilagojeno oblikovanje) |
Predstavlja točno induktivno reaktivnost, zanika visokofrekvenčne harmonike. |
|
Filtrirna kondenzatorska banka |
Tip BSMJ (prilagojena izbira) |
Resonira z induktorji, da absorpira specifične harmonične pasove. |
- Tehnično parametrično oblikovanje
Induktorji induktance: 0,5 mH ±5% (@50 Hz osnovna frekvenca)
Kakovostni faktor (Q): >50 (Zagotavlja nizko izgubo pri visokofrekvenčnem filtriranju)
Razred izolacije: Razred H (Dolgoročna izdržljivost temperature 180°C)
Konfiguracija razmerja reaktivnosti: 5,5% (Optimizirano za 23. do 49. visokofrekvenčen pas)
Topološka struktura: Delta (Δ) povezava (Povečuje sposobnost odvajanja višjih harmonik) - Ključni vidiki oblikovanja filtra sistema
Izračun resonantne frekvence:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110 Hz
Natančno pokriva ciljno frekvenčno območje (150-2500 Hz), dosega lokalno absorpcijo visokofrekvenčnih harmonik.
III. Preverjanje učinkovitosti zmanjševanja EMC
|
Pokazatelj |
Pred zmanjšanjem |
Po zmanjšanju |
Standardno omejitev |
|
THDi |
12,3% |
3,8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
Posamezna harmonična distorzija |
Najvišja 8,2% |
≤1,5% |
Ustreza GB/T 14549 |
|
Temperaturno povečanje kondenzatorja |
75 K |
45 K |
Ustreza IEC 60831 |
IV. Prednosti inženirske implementacije
- Učinkovito filtriranje:
Oblikovanje s 5,5% razmerjem reaktivnosti specifično zanika harmonike nad 23. redom, zagotavlja 40% izboljšanje visokofrekvenčne odzivnosti glede na tradicionalne sheme 7%. - Varnost in zanesljivost:
Sistem temperaturne izolacije razreda H zagotavlja stabilno delovanje opreme v zunanjih okoljih, ki segajo od -40°C do +65°C. - Optimizacija stroškov:
Nizko izgubno oblikovanje (Q > 50) rezultira dodatnim porabljanjem energije sistema manj kot 0,3% izhodne moči.
V. Priporočila za nameščanje
- Lokacija namestitve: Nizkonapetostna stran busbarja 35 kV zbirne podstanice.
- Konfiguracija: Vsaka 2 Mvar kondenzatorska banka zaporedno povezana z 10 CKSC induktorji (Grupno avtomatsko preklapljanje).
- Zahteva za spremljanje: Namestite analizator harmonikov v stiku, da sledite spremembam THDi v realnem času.
Vrednost rešitve: Učinkovito reši visokofrekvenčno harmonično onesnaženost v elektrarnah novih virov energije, podaljša življenjsko dobo kondenzatorjev za več kot 37% in izogiba sankcijam zaradi kršitev harmonikov, ki bi lahko povzročile omejitve izhoda fotovoltaičnih elektrarn.
