Yeni Enerji Güç İstasyonları için Armonik Azaltma Çözümü: Fotovoltaik Güç Santrallerinde Yüksek Frekanslı Armoniklerin kapsamlı Yönetimi
Ⅰ. Sorun Senaryosu
Güneş enerjisi santrallerindeki inverter kümelerinden yüksek frekansta harmonik enjeksiyon
Büyük ölçekli merkezi güneş enerjisi santralleri işlem sırasında, paralel çalışan birçok inverter 150-2500Hz aralığında (öncelikle 23. ile 49. harmonikler) geniş bantlı harmonikler oluşturur, bu da şebekeye şu sorunları getirir:
- Akım Toplam Harmonik Bozulması (THDi) %12.3 seviyesine ulaşıyor, bu IEEE 519-2014 standart sınırlarını önemli ölçüde aşmaktadır.
- Kondansatör bankalarının aşırı yüklenmesine, ısınmasına ve koruma cihazlarının yanlış çalışmasına neden oluyor.
- Yakındaki hassas ekipmanları etkileyen artan Elektromanyetik İrtibarı (EMI).
II. Çekirdek Çözüm
Özel reaktörler + kondansatör bankaları kullanılarak LC pasif filtre topolojisinin benimsenmesi, verimli harmonik emilim devreleri oluşturma.
- Ana Ekipman Seçimi
|
Ekipman Türü |
Model/Spesifikasyon |
Temel İşlev |
|
Kuru Demirli Seri Reaktör |
CKSC Tipi (Özel Tasarım) |
Hassas endüktif reaktans sağlar, yüksek frekansta harmonikleri baskılar. |
|
Filtre Kondansatör Bankası |
BSMJ Tipi (Eşleştirilmiş 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 frekansta filtreleme sağlar)
İzolasyon Sınıfı: H Sınıfı (Uzun süre dayanıklılık sıcaklığı 180°C)
Reaktans Oranı Yapılandırması: 5.5% (23. ile 49. yüksek frekans bantları için optimize edilmiştir)
Topoloji Yapısı: Delta (Δ) Bağlantı (Yüksek mertebeden harmonik yönlendirme yeteneğini artırır) - Filtre Sistemi Tasarım Ana Noktaları
Rezonans Frekansı Hesaplaması:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Hedef frekans bandını (150-2500Hz) hassas bir şekilde kapsar, yüksek frekans harmoniklerinin yerel emilimini sağlar.
III. EMC Azaltma Etkinliği Doğrulaması
|
Göstergesi |
Azaltmadan Önce |
Azaltmadan Sonra |
Standart Sınırı |
|
THDi |
%12.3 |
%3.8 |
≤5% (IEEE 519) |
|
Bireysel Harmonik Bozulması |
En fazla %8.2 |
≤%1.5 |
GB/T 14549'ya uygun |
|
Kondansatör Sıcaklık Yükselişi |
75K |
45K |
IEC 60831'ye uygun |
IV. Mühendislik Uygulama Avantajları
- Yüksek Verimli Filtreleme:
5.5% reaktans oranı tasarımı, 23. mertebeden üstündeki harmonikleri spesifik olarak baskılar, geleneksel 7% şemalarına kıyasla yüksek frekans tepkisinde %40 iyileştirme sağlar. - Güvenlik ve Güvenilirlik:
H sınıfı sıcaklık yükseltme izolasyon sistemi, -40°C ile +65°C arasındaki dış ortamlarda ekipmanların istikrarlı çalışmasını sağlar. - Maliyet Optimizasyonu:
Düşük kayıp tasarımı (Q > 50), sistem güç tüketimini çıkış gücünün < 0.3%'inden daha az hale getirir.
V. Dağıtım Önerileri
- Yükleme Konumu: 35kV toplama üssünün düşük gerilimli yan barı.
- Yapılandırma: Her 2Mvar kondansatör bankası 10 CKSC reaktör ile seri bağlanır (Grup tabanlı otomatik anahtarlama).
- İzleme Gerekliliği: THDi değişikliklerini gerçek zamanlı olarak takip etmek için çevrimiçi harmonik analizör kurulumu.
Çözüm Değeri: Yeni enerji santrallerinde yüksek frekans harmonik kirliliğini etkili bir şekilde çözümler, kondansatör ömrünü %37'den fazla uzatır ve harmonik ihlal cezalarından dolayı PV çıkışı kısıtlamadan kaçınır.
