1.บทนำ: บริบทและความหมาย
1.1 สถานะปัจจุบันของมลพิษฮาร์มอนิกในระบบโครงข่ายไฟฟ้า
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีพลังงานใหม่ ความชุกของโหลดแบบไม่เชิงเส้น (เช่น ตัวแปลงความถี่ วงจรเรียงกระแส อาร์กไฟฟ้า ฯลฯ) ในโครงข่ายไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อุปกรณ์เหล่านี้สร้างกระแสฮาร์มอนิกจำนวนมากระหว่างการทำงาน ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้า ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า การกะพริบ และความไม่สมดุลของเฟส- ตามสถิติ มลภาวะฮาร์มอนิกเป็นสาเหตุมากกว่า 30% ของความล้มเหลวของอุปกรณ์อุตสาหกรรม ทำให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจโดยตรงหลายพันล้านหยวนในแต่ละปี
1.2 ตำแหน่งแกนของเครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-
เครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-เป็นอุปกรณ์สำคัญในการแก้ปัญหามลพิษฮาร์มอนิกและปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าโดยใช้หลักการรีโซแนนซ์อนุกรมเพื่อระงับอนุกรมฮาร์มอนิก การใช้งานสามารถลดการบิดเบือนฮาร์มอนิกทั้งหมดได้อย่างมาก รักษาความกว้างของแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ เพิ่มตัวประกอบกำลัง และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ เป็นไปตาม 519-2014 "Recommended Practice for Harmonic Control of Power System and China's GB/T 14549-1993"Power Quality-Harmonics
2.หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-: การวิเคราะห์เทคโนโลยีปราบปรามการสั่นพ้องของซีรีส์
2.1 ทฤษฎีพื้นฐานของการสั่นพ้องแบบอนุกรม
เมื่อตัวเหนี่ยวนำ (L) และตัวเก็บประจุ (C) อยู่ในอนุกรม อิมพีแดนซ์รวมจะได้รับดังนี้:
ที่มา: หลักการวิเคราะห์วงจร (Li Hansun)
2.2 กลไกปราบปรามฮาร์มอนิก
โดยการออกแบบพารามิเตอร์เครื่องปฏิกรณ์ (เช่น ค่าความเหนี่ยวนำ L) เพื่อให้จับคู่ความถี่เรโซแนนซ์ fr กับอนุกรมฮาร์มอนิกเป้าหมาย (เช่น ความถี่เรโซแนนซ์ของฮาร์มอนิกที่ห้าคือ 250 Hz) เส้นทางอิมพีแดนซ์ aa ต่ำ-จะถูกสร้างขึ้นสำหรับฮาร์มอนิกที่ห้าเพื่อป้องกันการไหลเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้า ข้อมูลที่วัดได้แสดงให้เห็นว่าหลังจากการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ กระแสไฟฟ้าฮาร์มอนิก 5 ตัว อัตราการลดทอนสามารถเกิน 70%, THD สามารถลดลงจาก 8% เหลือน้อยกว่า 3%
อ้างอิง: การศึกษาการประยุกต์ใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบอนุกรมในการปราบปรามฮาร์มอนิก (วิทยานิพนธ์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ไฟฟ้า)
3. ประเภทและการเลือกเครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-: การจับคู่โซลูชันกริดที่แตกต่างกัน
3.1 การเปรียบเทียบประเภทโครงสร้าง
ประเภทน้ำมัน-เครื่องปฏิกรณ์แบบแช่แห้ง-เครื่องปฏิกรณ์ประเภทประสิทธิภาพการกระจายความร้อน
ดีเยี่ยม (ระบบหมุนเวียนน้ำมันระบายความร้อน)
ความแตกต่าง (ขึ้นอยู่กับการพาอากาศ)
ช่วงความจุ
ขนาดใหญ่ (เหมาะสำหรับสถานการณ์ไฟฟ้าแรงสูงและกระแสสูง)
ขนาดเล็ก (สำหรับสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง-และต่ำ-)
สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม
กลางแจ้ง (ต้องมีการออกแบบป้องกันการระเบิด)
ในอาคาร (ฉากที่คำนึงถึงสิ่งแวดล้อม)
ค่าซ่อม
สูง (จำเป็นต้องเปลี่ยนน้ำมันเป็นประจำและทดสอบคุณภาพน้ำมัน)
ต่ำ (บำรุงรักษา-ฟรี)
อ้างอิง: คู่มือทางเทคนิคของ Siemens และ ABB Reactor
3.2 การเลือกพารามิเตอร์หลัก
อัตราการเกิดปฏิกิริยา (%): เลือกตามลำดับฮาร์มอนิก ตัวอย่างเช่น การปราบปรามฮาร์โมนิค 5 ตัวต้องมีรีแอกแตนซ์ 5% และการปราบปรามฮาร์โมนิค 7 ตัวต้องมีรีแอกแตนซ์ 7%
พิกัดกระแสและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น: ต้องตรงกับความสามารถในการรับน้ำหนัก เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและความล้มเหลว IEC 60076-6 กำหนดขีดจำกัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ 100K (อุณหภูมิแวดล้อม 40 องศา) สำหรับเครื่องปฏิกรณ์
ที่มา: IEC 60076-6 หม้อแปลงไฟฟ้าและเครื่องปฏิกรณ์
4.บทบาทหลักของเครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-ในการปราบปรามฮาร์มอนิก
4.1 กรณีศึกษาการปราบปรามฮาร์มอนิกสำหรับโหลดแบบไม่เชิงเส้น
ตัวอย่างเช่น หลังจากการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ สเปกตรัมฮาร์มอนิกที่ผลิตโดยตัวแปลงความถี่ส่วนใหญ่เป็นฮาร์โมนิก 5 และ 7:
กระแสฮาร์มอนิกที่ห้าลดลงจาก 120A เป็น 35A โดยมีอัตราการลดทอน 70.8%
กระแสฮาร์มอนิกที่ 7 ลดลงจาก 80A เป็น 20A โดยมีอัตราการลดทอนที่ 75%%
ที่มา: รายงานผลการทดสอบภาคสนามของโครงการลดฮาร์มอนิกของโรงถลุงเหล็ก
4.2 ผลกระทบของการลดความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกรวม
ด้วยการจำลอง PSCAD/EMTDC การเปลี่ยนแปลงค่า THD ก่อนและหลังการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์มีดังนี้:
ฉากก่อนการติดตั้ง ฉากหลังการติดตั้ง อัตราการปรับปรุงตารางสวนอุตสาหกรรม
7.8%
2.9%
62.8%
โรงไฟฟ้าพลังงานใหม่ Grid Connection
6.5%
2.1%
67.7%
ที่มา: การจำลอง PSCAD/EMTDC
V. การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้าอย่างครอบคลุมด้วยเครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-
5.1 ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและการปราบปรามการสั่นไหว
เครื่องปฏิกรณ์จะรักษาแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าให้คงที่โดยการดูดซับพลังงานปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ในโครงการปรับปรุงพลังงาน-อย่างมีประสิทธิภาพในสวนอุตสาหกรรม หลังจากการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์:
ช่วงความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าลดลงจาก ±8% เป็น ±3%
การปฏิบัติตาม GB/T 12326-ข้อกำหนดด้านความผันผวนของคุณภาพไฟฟ้า-แรงดันไฟฟ้าและการสั่นไหวของคุณภาพไฟฟ้าปี 2008
ที่มา: รายงานการตรวจสอบพลังงานของสวนอุตสาหกรรม
5.2 การปรับปรุงตัวประกอบกำลังและการยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
เครื่องปฏิกรณ์ลดการสูญเสียพลังงานปฏิกิริยาและปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านสาย ข้อมูลที่วัดได้แสดง:
ตัวประกอบกำลังเพิ่มขึ้นจาก 0.75 เป็น 0.95 และการสูญเสียสายลดลง 36%
หม้อแปลง สายเคเบิล และอุปกรณ์อื่นๆ มีความเสี่ยงต่อการเกิดความร้อนสูงเกินไปและมีอายุการใช้งานเฉลี่ย 5 ถึง 8 ปี
ที่มา: รายงานโครงการปรับปรุงประหยัดพลังงานของสถานีย่อย-
6. การติดตั้งและการบำรุงรักษาเครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-: กุญแจสำคัญในการรักษาความปลอดภัย-การทำงานในระยะยาวและมีเสถียรภาพ
6.1 ตำแหน่งการติดตั้งและข้อมูลจำเพาะของสายไฟ
การเลือกตำแหน่ง: ติดตั้งใกล้กับด้านโหลดแบบไม่เชิงเส้น ทำให้เส้นทางการแพร่กระจายฮาร์มอนิกสั้นลง
วิธีการเดินสายไฟ: การเชื่อมต่อแบบสตาร์ (Y) เหมาะสำหรับโหลดสมดุลสามเฟส- และการเชื่อมต่อแบบเดลต้า (Δ) เหมาะสำหรับการปราบปรามฮาร์มอนิกที่สาม
อ้างอิง: GB 50227-2017 ข้อกำหนดการออกแบบอุปกรณ์ตัวเก็บประจุแบบ Shunt
6.2 การตรวจสอบตามปกติและการจัดการข้อผิดพลาด
จุดตรวจสอบ: การตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 100K) การทดสอบความต้านทานของฉนวน (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 100M) การตรวจสอบความผิดปกติของเสียงรบกวน (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 65dB)
ข้อผิดพลาดทั่วไป: การลัดวงจรของคอยล์ (40%), ฉนวนที่เสื่อมสภาพ (30%) ซึ่งต้องมีการบำรุงรักษาเชิงป้องกันเป็นประจำ
ที่มา: คู่มือการซ่อมแซมเครื่องปฏิกรณ์ TBEA
7. ข้อสรุปและแนวโน้ม
7.1 ไม่สามารถถูกแทนที่ได้
เครื่องปฏิกรณ์แบบเรียงกันแรงดันไฟฟ้าสูง-ใช้หลักการของเรโซแนนซ์อนุกรมเพื่อลดฮาร์โมนิกอย่างแม่นยำ ซึ่งกลายเป็นอุปกรณ์หลักในการปรับปรุงคุณภาพกำลังไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้า และรับรองการทำงานที่ปลอดภัยของอุปกรณ์ เทคโนโลยีนี้มีวุฒิภาวะสูงและคุ้มค่ากับเงินที่เสียไปอย่างน่าทึ่ง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม พลังงานใหม่ และการขนส่งทางรถไฟ
7.2 แนวโน้มในอนาคต
การตรวจสอบอัจฉริยะ: เทคโนโลยี IoT แบบบูรณาการเพื่อให้เกิดการรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์และคำเตือนข้อผิดพลาด
การใช้งานวัสดุใหม่: การพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง-เพื่อลดการสูญเสียและเพิ่มกำลังการผลิต
อ้างอิง:
519-2014 วิธีปฏิบัติที่แนะนำสำหรับการควบคุมฮาร์มอนิกของระบบไฟฟ้า
GB/T 14549-1993 คุณภาพกำลังไฟฟ้า-ฮาร์โมนิก
"หลักการวิเคราะห์วงจร" (หลี่ ฮั่นซุน)
คู่มือทางเทคนิคของ Siemens และ ABB Reactor
รายงานผลการทดสอบภาคสนามเกี่ยวกับวิศวกรรมควบคุมฮาร์มอนิกของโรงงานเหล็ก