1.מבוא: הקשר ומשמעות
1.1 מצב נוכחי של זיהום הרמוני ברשת החשמל
עם ההתפתחות המהירה של אוטומציה תעשייתית וטכנולוגיות אנרגיה חדשות, השכיחות של עומסים לא ליניאריים (כגון ממירי תדר, מיישרים, קשת חשמלית וכו') ברשתות החשמל עלתה משמעותית. התקנים אלה מייצרים זרמים הרמוניים משמעותיים במהלך הפעולה, הגורמים לעיוות בצורת גל מתח, תנודות מתח, הבהוב וחוסר איזון תלת-פאזי. על פי הסטטיסטיקה, זיהום הרמוני מהווה למעלה מ-30% מתקלות בציוד תעשייתי, וגורם להפסדים כלכליים ישירים של מיליארדי יואן בכל שנה.
1.2 מיקום ליבה של כורים מסדרת-מתח גבוה
כור מסדרת-מתח גבוה הוא ציוד מפתח לפתרון זיהום הרמוני ושיפור איכות ההספק על ידי שימוש בעקרון של תהודה סדרתית כדי לדכא סדרות הרמוניות. היישום שלו יכול להפחית באופן משמעותי את העיוות ההרמוני הכולל, לייצב את משרעת המתח, להגדיל את גורם ההספק ולהאריך את תוחלת החיים של הציוד. הוא תואם ל-519-2014 "תרגול מומלץ לבקרה הרמונית של מערכת חשמל ול-GB/T 14549-1993" של סין של איכות חשמל-הרמונית.
2. עיקרון העבודה של כורי סדרת מתח גבוה-: ניתוח של טכנולוגיית דיכוי תהודה סדרתית
2.1 תיאוריה בסיסית של תהודה סדרה
כאשר משרן (L) וקבל (C) נמצאים בסדרה, העכבה הכוללת ניתנת באופן הבא:
מקור: עקרונות ניתוח מעגלים (לי הנסון)
2.2 מנגנון דיכוי הרמוני
על ידי תכנון פרמטרי כור (כגון ערך השראות L) כך שיתאימו את תדר התהודה fr לסדרת התהודה ההרמונית של המטרה (לדוגמה, תדר התהודה של ההרמוניה החמישית היא 250 הרץ), נוצר נתיב עכבה- נמוך להרמונית החמישית כדי למנוע את זרימתו לרשת החשמל. נתונים שנמדדו מראים כי לאחר התקנת הכור, 5 זרם הרמוני, שיעור ההנחתה יכול לעלות על 70%, ניתן להפחית את ה-THD מ-8% לפחות מ-3%.
התייחסות: מחקר על היישום של כורים סדרתיים בדיכוי הרמוני (תזה של טכנולוגיית אלקטרוניקה חשמלית)
3. סוג ומבחר של כורי סדרת מתח גבוה-: התאמת פתרונות רשת שונים
3.1 השוואה בין סוגי מבניים
TypeOil-Immersed ReactorDry-Type Reactor ביצועי פיזור חום
מעולה (קירור מחזור שמן)
הבדל (תלוי בהסעת אוויר)
טווח קיבולת
גדול (מתאים למצבי מתח גבוה וזרם גבוה)
קטן (עבור תרחישי מתח בינוני-ונמוך-)
סביבה מתאימה
בחוץ (דרוש עיצוב מוגן פיצוץ)
בתוך הבית (סצנות תובעניות מבחינה סביבתית)
עלויות תיקון
גבוה (נדרשים החלפות שמן סדירות ובדיקת איכות השמן)
נמוך (ללא תחזוקה-ללא)
הפניה: מדריכים טכניים של סימנס ו-ABB Reactor
3.2 בחירת פרמטר מפתח
קצב תגובה (%): נבחר בסדר הרמוני. לדוגמה, דיכוי של חמש הרמוניות דורש תגובה של 5% ודיכוי שבע הרמוניות דורש תגובה של 7%.
זרם ועליית טמפרטורה מדורג: חייב להתאים ליכולת העומס כדי למנוע התחממות יתר וכשל. IEC 60076-6 קובע מגבלת עליית טמפרטורה של 100K (טמפרטורת סביבה 40 מעלות) לכורים.
מקור: IEC 60076-6 Transformers Power and Reactor
4. תפקיד ליבה של כורי סדרת מתח גבוה- בדיכוי הרמוני
4.1 תיאור מקרה של דיכוי הרמוני עבור עומסים לא ליניאריים
לדוגמה, לאחר התקנת הכור, הספקטרום ההרמוני המיוצר על ידי ממירי תדרים הוא בעיקר 5 ו-7 הרמוניות:
הזרם ההרמוני החמישי ירד מ-120A ל-35A עם שיעור הנחתה של 70.8%.
הזרם ההרמוני ה-7 ירד מ-80A ל-20A עם קצב הנחתה של 75%%.
מקור: דוח בדיקת שטח של פרויקט דיכוי הרמוני של מפעל פלדה
4.2 השפעות ההפחתה על עיוות הרמוני מוחלט
באמצעות סימולציית PSCAD/EMTDC, השינויים בערכי THD לפני ואחרי התקנת הכור היו כדלקמן:
סצנה לפני ההתקנה סצנה לאחר ההתקנה קצב שיפור ההתקנה רשת פארק תעשייתי
7.8%
2.9%
62.8%
מפעלי אנרגיה חדשים חיבור לרשת
6.5%
2.1%
67.7%
מקור: סימולציות PSCAD/EMTDC
V. שיפור מקיף של איכות החשמל ברשת החשמל על ידי כורים מסדרת מתח גבוה-
5.1 תנודות מתח ודיכוי הבהוב
הכור מייצב את משרעת המתח על ידי ספיגת כוח תגובתי. לדוגמה, בפרויקט שיפוץ- יעיל באנרגיה בפארק תעשייתי, לאחר התקנת כור:
טווח תנודות המתח ירד מ-±8% ל-±3%.
עמידה בדרישות GB/T 12326-2008 איכות מתח-תנודות והבהוב.
מקור: דו"ח ביקורת אנרגיה של פארק תעשייה.
5.2 שיפור גורם הכוח והארכת תוחלת החיים של הציוד
הכור מפחית את אובדן ההספק התגובתי ומשפר את יעילות ההולכה של הקו. הנתונים הנמדדים מראים:
מקדם ההספק הוגדל מ-0.75 ל-0.95 והפסדי הקו הופחתו ב-36%;
לשנאים, כבלים וציוד אחר יש סיכון מופחת להתחממות יתר ואורך חיים ממוצע של 5 עד 8 שנים.
מקור: דווח על פרויקט שיפוץ-החוסך באנרגיה של תחנת משנה.
6. התקנה ותחזוקה של-כורים מסדרת מתח גבוה: מפתח לאבטחת פעולה יציבה-לטווח ארוך
6.1 מיקום התקנה ומפרטי חיווט
בחירת מיקום: מותקן ליד העומס הלא ליניארי, מקצר את נתיב ההתפשטות הרמוני;
שיטת חיווט: חיבור כוכב (Y) מתאים לעומס תלת-פאזי בשיווי משקל וחיבור דלתא (Δ) מתאים לדיכוי של הרמונית שלישית.
הפניה: מפרט עיצוב התקני קבלים shunt GB 50227-2017
6.2 בדיקה שגרתית וטיפול בתקלות
נקודות בדיקה: ניטור עליית טמפרטורה (פחות או שווה ל-100K), בדיקת התנגדות בידוד (פחות או שווה ל-100M), חקירת חריגות רעש (פחות או שווה ל-65dB);
תקלות נפוצות: קצר חשמלי בסליל (40%%), בידוד מזדקן (30%%), המצריך תחזוקה מונעת שוטפת.
מקור: מדריך לתיקון כורי TBEA
7. מסקנות והשקפה
7.1 חוסר תחליף
כור טנדם במתח גבוה- משתמש בעקרון של תהודה סדרתית כדי לדכא הרמוניות בצורה מדויקת, מה שהופך לציוד הליבה כדי לשפר את איכות החשמל של רשת החשמל ולהבטיח פעולה בטוחה של הציוד. לטכנולוגיה יש בגרות גבוהה ותמורה יוצאת דופן לכסף. זה מיושם באופן נרחב בתעשייה, אנרגיה חדשה ותחבורה ברכבת.
7.2 מגמות עתידיות
ניטור חכם: טכנולוגיית IoT משולבת למימוש-איסוף נתונים בזמן אמת ואזהרת תקלות;
יישומי חומרים חדשים: פיתוח של כורים מוליכי-על בטמפרטורה-גבוהה כדי להפחית הפסדים ולהגדיל את הקיבולת.
הפניות:
519-2014 תרגול מומלץ לבקרה הרמונית של מערכות חשמל
GB/T 14549-1993 איכות חשמל-הרמוניה
"עקרונות ניתוח מעגלים" (לי הנסון)
מדריכים טכניים של כור סימנס ו-ABB
דוח בדיקת שטח על הנדסת בקרה הרמונית של מפעל פלדה