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                              EPCOS(愛普科斯)電源線路EMC濾波器操作使用

                              發布時間:2022-01-12 點擊量:77

                              電源線路EMC濾波器快速連結

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                              有源濾波器

                              2021年8月22日

                              TDK助力石化行業改善電能質量

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                              石油化工行業在開采和生產石油和天然氣時須用到各種泵和壓縮機變頻器,難免導致電網負荷大,諧波大?,F在,這個問題可通過愛普科斯 (EPCOS) PQSine® 系列有源諧波濾波器來解決。

                              作為羅馬尼亞和東南歐最大的能源公司,OMV Petrom 活躍于整個能源價值鏈:從石油和天然氣的勘探和生產,到精煉和燃油分銷,再到發電以及天然氣和電力營銷。公司目前在羅馬尼亞運營的陸上和海上油氣田約 200 個,其中不乏一些歷史悠久的老油田,也有不少新近發現的油氣藏。公司目前高度重視提能源效率,并專門立項,定期對現有設施進行現代化改造。

                              近期接受改造項目之一是 OMV Petrom 位于摩爾瓦多的其中一個生產部門。項目主要目標是對電器面板進行現代化改造,以提高生產力和能源效率。為達成目標要求,公司將采油井的電氣設備和執行器更新為變速驅動技術。

                              改造項目完成后,該站點的所有泵(約 500 臺)都配備了變頻器。盡管這顯著提升了生產力水平和能源效率,但新的問題也隨之而來,即電網中數量激增的變頻器大幅增加了諧波失真。諧波是由電力電子設備的非線性特性引起的,如從整流變頻器產生的非正弦電流注入電網。其引發的高頻部分會疊加到基本正弦波,加劇諧波失真(圖 1)。

                              圖 1:

                              變頻器等電器的非線性負載會導致電網諧波失真。


                              受該站點的電網拓撲結構影響,諧波失真不僅會波及低壓 (LV) 電網,還會遷移到中壓 (MV) 級別。測量顯示,中壓電網中的 THD-I(總諧波畸變率)甚至會超過 30%。

                              高 THD 水平會嚴重影響電能質量 (PQ),并可能引發各種問題。而對于該站點來說,高畸變率水平是導致數個影響生產力的問題的根本原因:

                              • 會導致為 OMV Petrom 站點和其他用戶供電的 110/20/6 kV 變電站中的斷路器意外跳閘

                              • 大諧波電流,會導致電力變壓器、電纜(包括中性導線)過熱

                              • 系統中的諧波會干擾電源電壓,致使敏感電子元件發生故障

                              • 增加有功功率損耗

                              • 導致有功和無功功率四象限系統的測量誤差

                              為解決這些嚴重的電能質量問題,OMV Petrom 決議確定并部署一個合適的解決方案。OMV Petrom 推動落實了該決策,以提高生產的可靠性和效率,以及公用事業法規合規。

                              OMV Petrom 同意了能源效率領域的咨詢和工程公司 Servelect 提議的綜合電能質量測量方案。按照該方案要求,需要記錄“獨立"生產部門的所有變電站(約50個)在不同運行條件下的電能質量。然后將記錄的數據交由 Servelect 和 TDK 專家進行分析,并編制能源分析報告,詳細說明分析的總結結果。

                              圖 2:

                              PQSine® 提供補償電流以補償非線性負載產生的諧波。


                              詳細討論報告并確定主要電能質量問題后,及時報有關當局審批獲取所有必要許可,以便實施項目。

                              技術解決方案由Servelect 設計完成并經過區域配電系統運營商 (DSO) 批準。該解決方案主要借助有源濾波器 (AHF) 來抑制諧波。AHF 是一種電能調節設備,能連續測量諧波并動態補償電流以降低諧波電流畸變率。在這個項目中,Servelect 選用了 TDK Electronics 的標準型 PQSine® 系列AHF,并定制了一個交鑰匙解決方案。圖 2 為PQSine® 的工作原理示意圖。


                              圖 3:

                              愛普科斯 (EPCOS) PQSine® 系列AHF安裝在特殊的空調開關柜中,不受環境因素影響。


                              經過測量和綜合模擬后,Servelect確定了濾波器的最佳安裝位置。其中諧波畸變率和已安裝的負載是重要參考指標。最終,Servelect在 50 個變電站中確定安裝AHF的最佳位置,以期降低中壓電網中的 THD 水平。

                              項目面臨的一項特殊挑戰是該地區的環境條件。AHF通常用于工業室內環境,而偏遠地區的石油生產現場的工作條件明顯更嚴苛。但在該項目中,AHF 機柜必須安裝在室外靠近油泵的位置。為此,TDK專門設計了一個特殊機柜,以保護設備不受雨、雪和灰塵等外部因素影響,并安裝了熱交換器控制機柜內溫度,確保AHF能在寒冷氣候和炎熱夏季都能可靠運行(圖 3)。

                              為盡量不影響生產運營,參與項目的各方就調試的緊迫時間表達成一致。調試團隊的主要任務是 AHF 機柜的電氣連接并集成到 PQSine® 中的 HMI(人機界面)中的主要控制參數(見圖 4)。

                              系統設置時須輸入 CT 參數并選擇操作模式。PQSine® 系統可提供諧波補償、功率因數校正和平衡負載等諸多優勢。

                              圖 4:

                              將 HMI 集成到 PQSine® 后,能設置控制參數并檢索數據。效果顯而易見:PQSine®將單相的 THD-I 值降低到僅 3.9% 到 4.4%。


                              愛普科斯 (EPCOS) PQSine® 大幅降低了 THD

                              首先,PQSine® 裝置的性能在調試期間得到證實。AHF 的電能質量監控屏可顯示各種參數,方便操作員查看系統性能。安裝 AHF 裝置后,低壓電網中的THD-I 值從高達 50% 降低到 4-10%。低壓電網中電能質量的顯著改善同樣有助于減少中壓諧波失真并保持在限值以內。另外,很大程度上減少甚至完全消除了由電能質量引起的負面影響。

                              AHF的用途并不僅限于此應用,還廣泛適用于各種因高諧波負載導致電能質量問題的場合,其典型應用包括工業生產過程、石油和天然氣行業、數據中心、辦公樓、購物中心、水處理廠和可再生能源領域。



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