1. Projekthintergrund

Durch den zunehmenden Einsatz von Wechselrichtern, LED-Beleuchtungssystemen, Frequenzumrichtern (VFDs), USV-Systemen und anderen leistungselektronischen Geräten in Industrieparks und Gewerbeanlagen ist die Oberwellenbelastung im Stromverteilungsnetz immer schwerwiegender geworden.

 

Inspektionen von Energieversorgern ergaben, dass die harmonischen Verzerrungen in mehreren Stromverteilerräumen die zulässigen Grenzwerte der Strommesssysteme überstiegen. Um die Stromqualität zu verbessern und einen sicheren Systembetrieb zu gewährleisten, wurde ein Active Power Filter (APF)-Schrank zur Oberwellenunterdrückung und Blindleistungskompensation installiert.

 

2. Oberschwingungen in Energiesystemen verstehen

2.1 Grundwelle und Harmonische

In Standardstromsystemen beträgt die Grundfrequenz von Spannung und Strom in China 50 Hz. Die meisten modernen elektrischen Lasten sind jedoch nicht-lineare Lasten, wie zum Beispiel:

• Frequenzumrichter
• Wechselrichter
• LED-Treiber
• USV-Systeme
• Batterieladegeräte
• Industrielle Automatisierungsgeräte

 

Diese Geräte erzeugen Strom- und Spannungskomponenten mit Frequenzen, die ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz sind (z. B. 150 Hz, 250 Hz und 350 Hz). Diese unerwünschten Frequenzkomponenten werden als Harmonische bezeichnet.

Oberwellen verzerren die standardmäßige Sinuswellenform des Stromnetzes und wirken sich negativ auf die gesamte Stromqualität aus.

 

 

2.2 Gefahren durch Oberschwingungen

Übermäßige Oberschwingungen können in elektrischen Systemen schwerwiegende Probleme verursachen, darunter:

• Erhöhte Verlustleistung in Kabeln und Transformatoren
• Überhitzung elektrischer Geräte
• Beschleunigte Alterung der Isolierung
• Reduzierte Lebensdauer von Kondensatoren und Motoren
• Fehlfunktion empfindlicher elektronischer Geräte
• Reduzierter Leistungsfaktor
• Höherer Energieverbrauch
• Fehlauslösung von Schutzeinrichtungen
• Ein langfristiger-Betrieb unter starken harmonischen Bedingungen kann zu dauerhaften Schäden an elektrischen Geräten und einer verringerten Systemzuverlässigkeit führen.

 

Nach nationalem StandardGB/T 14549-1993 - Stromqualität: Oberschwingungen im öffentlichen StromnetzDie zulässigen Grenzwerte für die Gesamtharmonische Verzerrung (THD) in China sind:

0,38-kV-Niederspannungssystem:THD Kleiner oder gleich 5,0 %

6 kV–10 kV Mittelspannungssystem:THD Kleiner oder gleich 4,0 %

 

3. Aktiver Leistungsfilterschrank (APF).

3.1 Unterschied zwischen aktiven und passiven Leistungsfiltern

Aktiver Leistungsfilter (APF)

Ein Active Power Filter nutzt Halbleiterbauelemente und intelligente Steuerungstechnik, um Oberschwingungen in Echtzeit zu überwachen. Es erzeugt automatisch umgekehrte Kompensationsströme, um Oberschwingungsströme im Stromnetz dynamisch zu beseitigen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Filtermethoden bieten APF-Systeme:

• Harmonische Kompensation in Echtzeit
• Dynamische Reaktion
• Automatische Anpassung
• Fähigkeit zur Unterdrückung mehrerer -Harmonischer
• Unterstützung der Blindleistungskompensation

 

Passiver Leistungsfilter

Ein passiver Leistungsfilter besteht hauptsächlich aus Kondensatoren, Drosseln und LC-Filterkreisen, ähnlich wie herkömmliche Blindleistungskompensationsschränke.

Passive Leistungsfilter können nur Oberwellen bestimmter Frequenzen unterdrücken und unterliegen mehreren Einschränkungen:

• Feste Vergütungsmerkmale
• Resonanzgefahr
• Begrenzter Filterbereich
• Schlechte Anpassungsfähigkeit an wechselnde Lastbedingungen

 

Daher werden APF-Schränke in modernen Stromqualitätsmanagementsystemen weithin bevorzugt.

 

3.2 Funktionsmerkmale des APF-Kabinetts

Großer harmonischer Filterbereich

• Unterdrückt effektiv Harmonische der 2. bis 61. Ordnung
• Einstellbare harmonische Filterziele
• Unterstützt maßgeschneiderte harmonische Kompensationsstrategien

 

Intelligente Echtzeitvergütung

• Verfolgt Laständerungen dynamisch
• Gibt automatisch einen umgekehrten Kompensationsstrom aus
• Hält kontinuierlich eine stabile Stromqualität aufrecht

 

RS485-Kommunikationsschnittstelle

• Unterstützt Fernüberwachung und Datenübertragung
• Kompatibel mit intelligenten Energiemanagementsystemen
• Praktisch für die zentrale Bedienung und Wartung

 

Blindleistungskompensationsfunktion

• Führt unabhängig eine harmonische Filterung durch, ohne dass es zu einer Blindleistungsüberkompensation kommt
• Nutzt verbleibende Kapazität zur Blindleistungskompensation
• Verbessert den Leistungsfaktor des Systems durch dynamische Filterung

 

ImprovingStromqualität und Systemzuverlässigkeit

• Reduziert die Überhitzung der Ausrüstung
• Verlängert die Lebensdauer elektrischer Geräte
• Reduziert Leitungsverluste und Energieverbrauch
• Verbessert die allgemeine Sicherheit der Stromverteilung

 

Abschluss

Da die Verschmutzung durch Oberschwingungen in modernen industriellen und kommerziellen Stromversorgungssystemen immer häufiger vorkommt, sind Active Power Filter (APF)-Schränke zu einer unverzichtbaren Lösung für die Unterdrückung von Oberschwingungen und die Verbesserung der Stromqualität geworden.

 

Im Vergleich zu herkömmlichen passiven Filtern bieten APF-Systeme größere harmonische Filterbereiche, schnellere Reaktionsgeschwindigkeiten, intelligente Kompensation und integrierte Blindleistungskompensationsfunktionen, was sie ideal für Folgendes macht:

• Industrieanlagen
• Gewerbebauten
• Rechenzentren
• Krankenhäuser
• Intelligente Produktionsanlagen
• Erneuerbare Energiesysteme

 

Durch die effektive Reduzierung harmonischer Verzerrungen und die Verbesserung des Leistungsfaktors tragen APF-Schränke dazu bei, einen sichereren, stabileren und energieeffizienteren Betrieb des Stromversorgungssystems zu gewährleisten