Проблеми з гармоніками є поширеними проблемами якості електроенергії в електричних системах. Вони не тільки впливають на нормальну роботу обладнання, але також можуть призвести до втрати енергії та пошкодження обладнання. Найпростіший підхід до пом’якшення гармонік передбачає наступні кроки:
I. Розуміння причин генерації гармоній
Гармоніки в основному генеруються нелінійними навантаженнями, такими як приводи змінної частоти (VFD), джерела безперебійного живлення (UPS), світлодіодне освітлення, комп’ютери та інше електронне обладнання. Ці пристрої виробляють не-синусоїдальні струми під час роботи, тим самим вносячи гармоніки в електромережу. Загальні гармонічні порядки включають 3-ю, 5-ту, 7-му та інші непарні-гармоніки.
II. Найпростіші методи пом'якшення гармоній
1. Збільште ємність короткого-замикання системи
Збільшення пропускної здатності короткого-замикання системи зменшує рівень гармонійних спотворень напруги. Цього можна досягти шляхом вибору більших трансформаторів або скорочення відстані джерела живлення. Хоча цей метод простий, він обмежений фактичними умовами мережі.
2. Оптимальний розподіл нелінійних навантажень
Розподіліть нелінійні навантаження рівномірно між усіма трьома фазами, уникаючи концентрації на одній фазі. Цей підхід не вимагає додаткового обладнання; ефективне пом’якшення ефектів третьої-гармоніки досягається завдяки збалансованому розподілу навантаження під час проектування розподілу.
3. Використовуйте пристрої придушення гармонік
● Пасивні фільтри (LC-фільтри): найпростіше та найекономічніше рішення для придушення гармонік. Складені з котушок індуктивності та конденсаторів, ці фільтри розроблені для певних гармонійних частот, щоб ефективно їх поглинати. Наприклад, фільтр 250 Гц може бути розроблений для придушення 5-ї гармоніки.
● Активні фільтри (APF): хоча вони дорожчі, вони пропонують просту установку та значну ефективність. Вони усувають гармоніки, постійно виявляючи гармонічні струми та генеруючи проти-струми компенсації, що робить їх придатними для сценаріїв із кількома одночасними гармоніками.
4. Вибір обладнання з низькими-гармоніками
Купуючи нове обладнання, віддавайте перевагу продуктам, позначеним як «низький рівень гармонік» або «придушення гармонік». Таке обладнання зазвичай включає внутрішні заходи, такі як PFC (корекція коефіцієнта потужності), що зменшує генерацію гармонік у джерелі.
III. Практичні рекомендації
1. Розставте пріоритети для первинних джерел гармоній
Визначте первинні джерела гармоній та їх частоти за допомогою аналізаторів якості електроенергії, а потім зосередьте ресурси на вирішенні ключових проблем. Як правило, 80% гармонійних проблем походять від 20% обладнання.
2. Прості рішення для модифікації
● Установіть фільтри dv/dt або фільтри синусоїдальної хвилі на виході приводів із змінною частотою (VFD).
● Додайте вхідні реактори до обладнання-режиму живлення (SMPS).
● Потужність однофазних-нелінійних навантажень за допомогою трансформаторів, з’єднаних у конфігурації «дельта», щоб ефективно блокувати гармоніки нульової-послідовності (наприклад, гармоніки 3-го-порядку).
3. Регулярні перевірки технічного обслуговування
Періодично перевіряйте робочий стан фільтрів і компенсаційного обладнання. Переконайтеся, що на конденсаторах немає здуття чи витоку, а на реакторах немає перегріву. Просте технічне обслуговування забезпечує-тривалу ефективну роботу пристроїв пом’якшення гармонік.
IV. Запобіжні заходи
1. Уникайте надмірного пом'якшення; підтримувати загальний коефіцієнт гармонійних спотворень (THD) у прийнятному діапазоні 5%-8%.
2. Плани пом’якшення мають враховувати вплив фонових гармонік у системі.
3. Прості методи можуть не підходити для всіх сценаріїв; У промислових умовах можуть знадобитися комбіновані рішення.
V. Аналіз витрат-вигоди
Враховуючи простоту та економічність, розташуйте заходи в такому порядку:
1. Балансування навантаження (нульова вартість).
2. Установка вхідних реакторів (низька вартість).
3. Установка пасивних фільтрів (середня вартість).
4. Впровадження активних фільтрів (більша вартість).
Ці методи можуть ефективно контролювати гармонічні проблеми в більшості сценаріїв. Для практичних застосувань ми рекомендуємо спочатку провести базове тестування якості електроенергії, щоб визначити спектр гармоній, перш ніж вибрати найбільш прийнятне просте рішення для пом’якшення. Тільки для особливо складних гармонійних проблем слід розглядати комплексні рішення. Пам’ятайте, що найпростіше рішення часто є найефективнішим.