Хармоничните проблеми са често срещани проблеми с качеството на захранването в електрическите системи. Те не само засягат нормалната работа на оборудването, но могат също да доведат до загуба на енергия и повреда на оборудването. Най-простият подход за хармонично смекчаване включва следните стъпки:
I. Разбиране на причините за хармоничното генериране
Хармониците се генерират основно от нелинейни товари като задвижвания с променлива честота (VFD), непрекъсваеми захранващи устройства (UPS), LED осветление, компютри и друго електронно оборудване. Тези устройства произвеждат не-синусоидални токове по време на работа, като по този начин въвеждат хармоници в електрическата мрежа. Обичайните хармонични редове включват 3-ти, 5-ти, 7-ми и други нечетни-номерирани хармоници.
II. Най-простите методи за хармонично смекчаване
1. Увеличете капацитета на късата- верига на системата
Повишаването на капацитета на късо{0}} съединение на системата намалява степента на хармонично изкривяване на напрежението. Това може да се постигне чрез избор на по-големи трансформатори или скъсяване на разстоянията на захранване. Въпреки че е лесен, този метод е ограничен от действителните условия на мрежата.
2. Оптимално разпределете нелинейните натоварвания
Разпределете нелинейните натоварвания равномерно между трите фази, като избягвате концентрацията върху една фаза. Този подход не изисква допълнително оборудване; ефективното смекчаване на трети-хармоничните ефекти се постига чрез балансирано разпределение на товара по време на проектирането на разпределението.
3. Използвайте устройства за потискане на хармониците
● Пасивни филтри (LC филтри): Най-простото и икономично решение за потискане на хармоници. Съставени от индуктори и кондензатори, тези филтри са проектирани за специфични хармонични честоти, за да ги абсорбират ефективно. Например филтър от 250 Hz може да бъде проектиран да потиска 5-та хармонична.
● Активни филтри (APF): Макар и по-скъпи, те предлагат проста инсталация и значителна ефективност. Те елиминират хармониците чрез непрекъснато откриване на хармонични токове и генериране на противо-компенсационни токове, което ги прави подходящи за сценарии с множество едновременни хармоници.
4. Избор на ниско-хармонично оборудване
Когато купувате ново оборудване, дайте приоритет на продуктите, обозначени с характеристики „ниска хармоника“ или „потискане на хармониците“. Такова оборудване обикновено включва мерки като PFC (корекция на фактора на мощността) вътрешно, намалявайки генерирането на хармоници при източника.
III. Практически препоръки
1. Дайте приоритет на адресирането на първични хармонични източници
Идентифицирайте първичните хармонични източници и техните честоти с помощта на анализатори за качество на електроенергията, след което концентрирайте ресурсите върху решаването на ключови проблеми. Обикновено 80% от хармоничните проблеми произтичат от 20% от оборудването.
2. Прости решения за модификация
● Инсталирайте dv/dt филтри или филтри за синусоида на изхода на задвижванията с променлива честота (VFD).
● Добавяне на входни реактори към оборудване за -захранване в режим на превключване (SMPS).
● Захранвайте еднофазни-нелинейни товари с помощта на трансформатори, свързани в делта конфигурация за ефективно блокиране на хармоници от нулева-последователност (напр. хармоници от 3-ти-порядък).
3. Редовни проверки за поддръжка
Периодично проверявайте работното състояние на филтрите и компенсаторното оборудване. Уверете се, че кондензаторите не показват издуване или изтичане, а реакторите не показват прегряване. Лесната поддръжка гарантира дългосрочна-ефективна работа на устройствата за смекчаване на хармониците.
IV. Предпазни мерки
1. Избягвайте прекомерното смекчаване; поддържат общото хармонично изкривяване (THD) в рамките на разумния диапазон от 5%-8%.
2. Плановете за смекчаване трябва да отчитат въздействието на фоновите хармоници в системата.
3. Простите методи може да не са подходящи за всички сценарии; индустриалните настройки може да изискват комбинирани решения.
V. Анализ на разходите-ползите
Имайки предвид простотата и икономичността, приоритизирайте мерките в следния ред:
1. Балансиране на натоварването (нулеви разходи).
2. Инсталиране на входни реактори (ниска цена).
3. Инсталиране на пасивни филтри (средна цена).
4. Внедряване на активни филтри (по-висока цена).
Тези методи могат ефективно да контролират хармоничните проблеми в повечето сценарии. За практически приложения препоръчваме първо да проведете основно тестване на качеството на захранването, за да идентифицирате хармоничния спектър, преди да изберете най-подходящото просто решение за смекчаване. Само за особено сложни хармонични проблеми трябва да се вземат предвид цялостни решения. Не забравяйте, че най-простото решение често е най-ефективното.