Wraz z szybkim rozwojem gospodarki naszego kraju, a zwłaszcza szybkim rozwojem przemysłu wydobywczego, hutniczego i odlewniczego w ostatnich latach, wzrasta zapotrzebowanie na energię elektryczną.Wśród nich urządzenia do rektyfikacji pieca do wytapiania o średniej częstotliwości są jednymi z największych urządzeń do wytwarzania energii harmonicznej, ale ponieważ większość producentów obniża koszty produktów i nie instaluje urządzeń technologii tłumienia harmonicznych, obecna publiczna sieć energetyczna jest poważnie zanieczyszczona harmonicznymi, takimi jak mgła.Prąd impulsowy ogranicza przetwarzanie, przesyłanie i wykorzystanie energii elektromagnetycznej, przegrzewa sprzęt elektryczny, powoduje wibracje i hałas, powoduje starzenie się izolacji, skraca żywotność, a nawet powoduje awarie lub oparzenia.Harmoniczne mogą powodować lokalny rezonans równoległy lub rezonans szeregowy systemu elektroenergetycznego, zwiększając w ten sposób zawartość harmonicznych i powodując spalenie kondensatorów i innego sprzętu.Harmoniczne mogą również powodować nieprawidłowe działanie przekaźników zabezpieczeniowych i urządzeń automatycznych oraz zakłócać pomiary energii.Harmoniczne występujące poza systemem elektroenergetycznym mogą poważnie zakłócać działanie sprzętu komunikacyjnego i sprzętu elektronicznego.
Piec elektryczny o częstotliwości pośredniej jest jednym z największych źródeł harmonicznych w obciążeniu sieci, ponieważ po rektyfikacji jest przetwarzany na częstotliwość pośrednią.Harmoniczne mogą poważnie zagrozić bezpiecznemu działaniu sieci energetycznej.Na przykład prąd harmoniczny spowoduje dodatkową utratę żelaza w wirze wirowym o wysokiej częstotliwości w transformatorze, co spowoduje przegrzanie transformatora, zmniejszenie głośności wyjściowej transformatora, zwiększenie hałasu transformatora i poważne zagrożenie dla żywotności transformatora .Efekt sklejania prądów harmonicznych zmniejsza stały przekrój przewodu i zwiększa straty w linii.Napięcie harmoniczne wpływa na normalną pracę pozostałych urządzeń elektrycznych w sieci, powodując błędy operacyjne urządzeń automatyki i niedokładną weryfikację pomiarów.Harmoniczne napięcie i prąd wpływają na normalne działanie peryferyjnych urządzeń komunikacyjnych;przejściowe przepięcia i przejściowe przepięcia spowodowane harmonicznymi niszczą warstwę izolacyjną maszyn i urządzeń, powodując zwarcia trójfazowe i uszkodzenia transformatorów;napięcie harmoniczne i wielkość prądu powodują częściowy rezonans szeregowy i rezonans równoległy w publicznej sieci energetycznej, co może skutkować poważnymi awariami.W procesie dostosowywania się do ciągłych zmian, pierwszą rzeczą, jaką można uzyskać z prądu stałego, jest zasilacz o fali prostokątnej, co jest równoważne superpozycji harmonicznych wyższego rzędu.Chociaż późniejszy obwód wymaga filtrowania, harmoniczne wyższego rzędu nie mogą zostać całkowicie odfiltrowane, co jest przyczyną generowania harmonicznych.
Zaprojektowaliśmy filtry jednostrojone 5, 7, 11 i 13 razy.Przed kompensacją filtra współczynnik mocy stopnia topienia pieca elektrycznego o średniej częstotliwości użytkownika wynosi 0,91.Po uruchomieniu urządzenia kompensującego filtr, maksymalna kompensacja wynosi 0,98 pojemności.Po uruchomieniu urządzenia kompensującego filtr całkowity współczynnik zniekształceń napięcia (wartość THD) wynosi 2,02%.Zgodnie z normą jakości energii GB/GB/T 14549-1993 wartość harmonicznych napięcia (10 KV) jest mniejsza niż 4,0%.Po odfiltrowaniu prądu 5., 7., 11. i 13. harmonicznej współczynnik filtracji wynosi około 82∽84%, osiągając dopuszczalną wartość standardu naszej firmy.Dobry efekt filtra kompensacyjnego.
Dlatego należy przeanalizować przyczyny powstawania harmonicznych i podjąć działania mające na celu tłumienie harmonicznych wyższego rzędu, co jest kluczowe dla zapewnienia bezpiecznej i ekonomicznej pracy systemów elektroenergetycznych.
Po pierwsze, przyczyna harmonicznych pieca o częstotliwości pośredniej
1. Harmoniczne są generowane przez obciążenia nieliniowe, takie jak prostowniki sterowane krzemem, zasilacze impulsowe itp. Częstotliwość harmoniczna generowana przez to obciążenie jest całkowitą wielokrotnością częstotliwości roboczej.Na przykład trójfazowy prostownik sześciopulsowy wytwarza głównie 5. i 7. harmoniczną, podczas gdy trójfazowy prostownik 12-impulsowy wytwarza głównie 11. i 13. harmoniczną.
2. Ze względu na harmoniczne generowane przez obciążenia falownika, takie jak piece i falowniki o średniej częstotliwości, generowane są nie tylko harmoniczne całkowite, ale także harmoniczne ułamkowe, których częstotliwość jest dwukrotnie większa od częstotliwości falownika.Na przykład piec o średniej częstotliwości pracujący przy częstotliwości 820 Hz i wykorzystujący trójfazowy prostownik sześciopulsowy generuje nie tylko 5. i 7. harmoniczną, ale także harmoniczne ułamkowe przy 1640 Hz.
Harmoniczne współistnieją z siecią, ponieważ generatory i transformatory generują niewielkie ilości harmonicznych.
2. Szkodliwość harmonicznych w piecu o średniej częstotliwości
Przy stosowaniu pieców o średniej częstotliwości generowana jest duża liczba harmonicznych, co prowadzi do poważnego zanieczyszczenia harmonicznego sieci elektroenergetycznej.
1. Wyższe harmoniczne będą generować napięcie lub prąd udarowy.Wpływ udaru odnosi się do krótkotrwałego nadmiernego (niskiego) napięcia systemu, to znaczy chwilowego impulsu napięcia, który nie przekracza 1 milisekundy.Impuls ten może być dodatni lub ujemny i może mieć charakter szeregowy lub oscylacyjny, powodując spalenie urządzenia.
2. Harmoniczne zmniejszają transmisję i wykorzystanie energii elektrycznej i urządzeń termoelektrycznych, generują wibracje i hałas, powodują starzenie się ich krawędzi, skracają żywotność, a nawet awarię lub spalenie.
3. Wpływa na urządzenia kompensujące moc bierną systemu zasilania;gdy w sieci energetycznej występują harmoniczne, napięcie kondensatora wzrasta po jego włożeniu, a prąd płynący przez kondensator wzrasta jeszcze bardziej, co zwiększa straty mocy kondensatora.Jeśli zawartość prądu impulsowego jest wysoka, kondensator będzie przetężony i obciążony, co spowoduje przegrzanie kondensatora i przyspieszy kruchość materiału krawędzi.
4. Zmniejszy to prędkość i żywotność sprzętu elektrycznego oraz zwiększy straty;wpływa to bezpośrednio na zdolność użytkową i stopień wykorzystania transformatora.Jednocześnie zwiększy to również hałas transformatora i znacznie skróci jego żywotność.
5. Na obszarach o wielu źródłach harmonicznych w sieci elektroenergetycznej doszło nawet do dużej liczby awarii wewnętrznych i zewnętrznych kondensatorów elektronicznych, a kondensatory w podstacji uległy spaleniu lub zadziałaniu.
6. Harmoniczne mogą również powodować zabezpieczenie przekaźnika i automatyczną awarię urządzenia, powodując zamieszanie w pomiarze energii.To jest zewnętrzna część systemu zasilania.Harmoniczne powodują poważne zakłócenia w sprzęcie komunikacyjnym i sprzęcie elektronicznym.Dlatego głównym celem reakcji stała się poprawa jakości energii pieca o średniej częstotliwości.
Trzy metody kontroli harmonicznych pieca o średniej częstotliwości.
1. Popraw zdolność zwarciową publicznego punktu przyłączenia do sieci elektroenergetycznej i zmniejsz impedancję harmoniczną systemu.
2. Kompensacja prądu harmonicznego wykorzystuje filtr AC i filtr aktywny.
3. Zwiększ liczbę impulsów przetwornika, aby zmniejszyć prąd harmoniczny.
4. Unikaj rezonansu kondensatorów równoległych i projektuj indukcyjność systemu.
5. Urządzenie blokujące wysoką częstotliwość jest połączone szeregowo w linii przesyłowej prądu stałego wysokiego napięcia, aby zablokować propagację harmonicznych wyższego rzędu.
7. Wybierz korzystny tryb okablowania transformatora.
8. Sprzęt jest pogrupowany pod względem zasilania i zainstalowane jest urządzenie filtrujące.
Cztery urządzenia do kontroli harmonicznych pieca o średniej częstotliwości
1. Pasywne urządzenie filtrujące Hongyan.
Pasywne urządzenie filtrujące Hongyan.Zabezpieczeniem jest rezystor szeregowy kondensatora, a filtr pasywny składa się z kondensatora i rezystora połączonego szeregowo, a regulacja jest połączona w pewnym stopniu.Przy specjalnej częstotliwości generowana jest pętla o niskiej impedancji, np. 250 Hz.Jest to filtr piątej harmonicznej.Metoda umożliwia kompensację zarówno harmonicznych, jak i mocy biernej i ma prostą strukturę.Jednak główną wadą tej metody jest to, że na jej kompensację wpływa impedancja sieci i stan pracy oraz łatwo jest rezonować równolegle z układem, co skutkuje wzmocnieniem harmonicznych, przeciążeniem, a nawet uszkodzeniem ciekłego kryształu filtr.W przypadku obciążeń o dużym zróżnicowaniu łatwo jest spowodować niedostateczną lub nadmierną kompensację.Ponadto może kompensować tylko harmoniczne o stałej częstotliwości, a efekt kompensacji nie jest idealny.
2. Aktywny sprzęt filtrujący Hongyan
Filtry aktywne powodują powstawanie prądów harmonicznych o jednakowej wielkości i przeciwfazie.Upewnij się, że prąd po stronie zasilacza ma przebieg sinusoidalny.Podstawowa koncepcja polega na wytworzeniu prądu kompensacyjnego o tej samej sile co prąd harmoniczny obciążenia i odwróceniu położenia oraz przesunięciu prądu kompensacyjnego za pomocą prądu harmonicznego obciążenia w celu usunięcia prądu impulsowego.Jest to metoda eliminacji harmonicznych produktu, a efekt filtrowania jest lepszy niż filtry pasywne.
3. Obrońca harmonii Hongyana
Ochronnik harmonicznych jest równy reaktancji szeregowej kondensatora.Ponieważ impedancja jest bardzo niska, prąd będzie płynął tutaj.W rzeczywistości jest to separacja impedancyjna, więc prąd harmoniczny wprowadzany do systemu jest w zasadzie rozdzielany.
Ochronniki harmoniczne są zwykle instalowane przed delikatnym sprzętem.Są to wysokiej jakości produkty do kontroli harmonicznych, które są odporne na uderzenia, pochłaniają 2–65 razy wyższe harmoniczne i chronią sprzęt.Sterowanie harmoniczne systemami sterowania oświetleniem, komputerami, telewizorami, urządzeniami do kontroli prędkości silnika, zasilaczami bezprzerwowymi, obrabiarkami CNC, prostownikami, precyzyjnymi przyrządami i elektronicznymi mechanizmami sterującymi.Wszystkie te harmoniczne generowane przez nieliniowy sprzęt elektryczny mogą powodować awarie samego systemu dystrybucyjnego lub sprzętu podłączonego do systemu.Zabezpieczenie harmoniczne może eliminować harmoniczne w źródle wytwarzania energii i automatycznie eliminować harmoniczne wyższego rzędu, szumy o wysokiej częstotliwości, skoki impulsów, przepięcia i inne zakłócenia w sprzęcie elektrycznym.Ochronnik harmonicznych może oczyszczać zasilanie, chronić sprzęt elektryczny i sprzęt do kompensacji współczynnika mocy, zapobiegać przypadkowemu wyłączeniu zabezpieczenia, a następnie utrzymywać bezpieczną pracę sprzętu elektrycznego na wysokim poziomie.
Czas publikacji: 13 kwietnia 2023 r