โซลูชันการลดฮาร์มอนิกสำหรับสถานีไฟฟ้าพลังงานใหม่: การจัดการอย่างครอบคลุมของฮาร์มอนิกความถี่สูงในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
Ⅰ. สถานการณ์ปัญหา
การฉีดฮาร์มอนิกความถี่สูงจากกลุ่มอินเวอร์เตอร์ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
ในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่แบบรวมศูนย์ อินเวอร์เตอร์หลายตัวที่ทำงานขนานกันจะสร้างฮาร์มอนิกวงกว้างในช่วงความถี่ 150-2500Hz (โดยหลักแล้วเป็นฮาร์มอนิกลำดับที่ 23 ถึง 49) ส่งผลให้เกิดปัญหาด้านระบบไฟฟ้าดังต่อไปนี้:
- ค่าความบิดเบือนฮาร์มอนิกของกระแส (THDi) ที่สูงถึง 12.3% ซึ่งสูงกว่าข้อกำหนดมาตรฐาน IEEE 519-2014 อย่างมาก
- ทำให้แบงก์ kondensator ทำงานหนักเกินไป ร้อน และอุปกรณ์ป้องกันทำงานผิดพลาด
- เพิ่มการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ที่ส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ที่ไวต่อสัญญาณใกล้เคียง
II. แนวทางแก้ไขหลัก
การใช้ท็อปโอล็อกีกรอง LC แบบพาสซีฟ โดยสร้างวงจรดูดซับฮาร์มอนิกที่มีประสิทธิภาพด้วย reactor ที่ปรับแต่งเฉพาะ + แบงก์ kondensator
- การเลือกอุปกรณ์หลัก
|
ประเภทอุปกรณ์ |
รุ่น/ข้อมูลจำเพาะ |
ฟังก์ชันหลัก |
|
Reactor แบบแห้งชนิดเหล็ก |
ประเภท CKSC (ออกแบบตามความต้องการ) |
ให้ค่าความต้านทานเหนี่ยวนำที่แม่นยำ ลดฮาร์มอนิกความถี่สูง |
|
แบงก์ kondensator สำหรับกรอง |
ประเภท BSMJ (เลือกให้เหมาะสม) |
เรโซแนนซ์กับ reactor เพื่อดูดซับวงความถี่ฮาร์มอนิกที่เฉพาะเจาะจง |
- การออกแบบพารามิเตอร์ทางเทคนิค
ความต้านทานเหนี่ยวนำของ reactor: 0.5mH ±5% (@ความถี่พื้นฐาน 50Hz)
ค่า Q (คุณภาพ): >50 (รับประกันการกรองความถี่สูงที่มีการสูญเสียต่ำ)
ระดับฉนวน: Class H (ทนความร้อนได้นานถึง 180°C)
การกำหนดอัตราส่วนความต้านทานเหนี่ยวนำ: 5.5% (ปรับให้เหมาะสมกับวงความถี่สูงลำดับที่ 23-49)
โครงสร้างท็อปโอล็อกี: การเชื่อมต่อแบบ Delta (Δ) (เพิ่มความสามารถในการกระจายฮาร์มอนิกลำดับสูง) - ประเด็นสำคัญในการออกแบบระบบกรอง
การคำนวณความถี่เรโซแนนซ์:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
ครอบคลุมวงความถี่เป้าหมาย (150-2500Hz) อย่างแม่นยำ ทำให้สามารถดูดซับฮาร์มอนิกความถี่สูงในท้องถิ่นได้
III. การตรวจสอบประสิทธิภาพการลด EMI
|
ตัวชี้วัด |
ก่อนการลด |
หลังการลด |
ข้อกำหนดมาตรฐาน |
|
THDi |
12.3% |
3.8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
ความบิดเบือนฮาร์มอนิกเดี่ยว |
สูงสุด 8.2% |
≤1.5% |
สอดคล้องกับ GB/T 14549 |
|
การเพิ่มอุณหภูมิของ kondensator |
75K |
45K |
สอดคล้องกับ IEC 60831 |
IV. ข้อดีของการดำเนินงานทางวิศวกรรม
- การกรองที่มีประสิทธิภาพสูง:
การออกแบบอัตราส่วนความต้านทานเหนี่ยวนำ 5.5% ลดฮาร์มอนิกที่สูงกว่าลำดับที่ 23 อย่างเฉพาะเจาะจง ทำให้มีการตอบสนองความถี่สูงดีขึ้น 40% เมื่อเทียบกับแผนการแบบ 7% แบบดั้งเดิม - ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ:
ระบบฉนวน Class H รับประกันการทำงานของอุปกรณ์อย่างมั่นคงในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่มีอุณหภูมิระหว่าง -40°C ถึง +65°C - การเพิ่มประสิทธิภาพค่าใช้จ่าย:
การออกแบบที่มีการสูญเสียน้อย (Q > 50) ทำให้การใช้พลังงานเพิ่มเติมของระบบไม่เกิน 0.3% ของกำลังผลิต
V. ข้อเสนอแนะในการติดตั้ง
- ตำแหน่งการติดตั้ง: บัสบาร์ด้านแรงดันต่ำของสถานีรวบรวมไฟฟ้า 35kV
- การกำหนดค่า: แบงก์ kondensator ขนาด 2Mvar ต่อซีรีส์กับ reactor แบบ CKSC จำนวน 10 ตัว (ควบคุมการสลับอัตโนมัติแบบกลุ่ม)
- ข้อกำหนดการตรวจสอบ: ติดตั้งเครื่องวิเคราะห์ฮาร์มอนิกออนไลน์เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลง THDi ในเวลาจริง
คุณค่าของโซลูชัน: แก้ไขปัญหาการปนเปื้อนฮาร์มอนิกความถี่สูงในสถานีไฟฟ้าพลังงานใหม่อย่างมีประสิทธิภาพ ขยายอายุการใช้งานของ kondensator มากกว่า 37% และหลีกเลี่ยงการจำกัดการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เนื่องจากการละเมิดข้อกำหนดฮาร์มอนิก
