Beheben von harmonischen Verzerrungen mit aktiven harmonischen Filtern: Eine Fallstudie

In modernen Stromversorgungssystemen führt der zunehmende Einsatz von Leistungselektronik wie Frequenzumrichtern, Lichtbogenöfen und Schaltnetzteilen zu steigenden Oberschwingungspegeln. Diese Oberschwingungen können den Systembetrieb erheblich beeinträchtigen und zu Überhitzung, Auslösen von Leistungsschaltern und verringerter Energieeffizienz führen.

Bei YT Electric Wir haben uns diesen Herausforderungen gestellt, indem wir Aktive Harmonische Filter (AHF) um die Einhaltung von IEEE 519-Standards und die allgemeine Stromqualität verbessern. Diese Fallstudie untersucht, wie AHFs uns geholfen haben, die harmonische Verzerrung zu reduzieren, die Stromverteilung zu verbessern und erhebliche Energieeinsparungen zu erzielen.

Das Problem:

In unserer Anlage, die in hohem Maße auf nichtlineare Lasten wie Lichtbogenöfen und Stromversorgungen angewiesen ist, kam es zu folgenden Problemen:

• Hoher Gesamtklirrfaktor (THD): Überschreiten der IEEE 519-Grenzwerte, was zu Spannungsunsicherheit führt.
• Häufiges Auslösen von Leistungsschaltern: Dies führt zu ungeplanten Ausfallzeiten und einer Störung des Systembetriebs.
• Überhitzung von Bauteilen: Transformatoren, Kabel und andere elektrische Systeme überhitzten aufgrund von Oberschwingungsströmen.
• Schlechter Leistungsfaktor: Ein niedriger Leistungsfaktor führte zu Strafen seitens des Energieversorgers.
• Probleme mit der Blindleistung: Ineffiziente Stromverteilung und erhöhte Energiekosten.

Wir brauchten eine Lösung zur Minderung von Oberschwingungen und zur Verbesserung der Stromqualität, ohne die Systemzuverlässigkeit zu beeinträchtigen.

Warum aktive Oberwellenfilter (AHF)?

Nach der Evaluierung verschiedener Methoden zur Oberschwingungskompensation haben wir uns aufgrund folgender Eigenschaften für AHF entschieden:

• Dynamische Oberwellenkompensation: AHFs erkennen und eliminieren Oberwellen in Echtzeit und sorgen so für sauberen Strom.
• Breiter Frequenzbereich: Sie behandeln Harmonische von der 2. bis zur 50. Ordnung und decken ein breites Spektrum ab.
• Leistungsfaktorkorrektur: AHFs verbessern den Leistungsfaktor und reduzieren Blindleistung und Energiekosten.
• Konformität mit IEEE 519: AHFs helfen dabei, den Grad der harmonischen Verzerrung innerhalb zulässiger Grenzen zu halten.

Durchführung:

• Analyse der Stromqualität: Wir haben eine detaillierte Bewertung unserer elektrischen Systeme durchgeführt, um harmonische Quellen zu identifizieren und den THD zu messen.
• Systemdesign: Im Anschluss an die Analyse haben wir AHF-Einheiten strategisch an Schlüsselpunkten im Stromverteilungsnetz installiert, um Oberschwingungsquellen effektiv zu bekämpfen.
• Integration: Die AHFs wurden reibungslos in unsere vorhandene Infrastruktur integriert, wodurch die Störungen des laufenden Systembetriebs auf ein Minimum reduziert wurden.
• Prüfung und Kalibrierung: Wir haben die AHFs feinabgestimmt, um optimale Leistung und Konformität mit den IEEE 519-Standards sicherzustellen.

Ergebnisse:

Die Implementierung von AHFs lieferte bemerkenswerte Ergebnisse:

• Reduzierte harmonische Verzerrung: Die THD-Werte sanken auf die Grenzwerte von IEEE 519, wodurch ein stabiler Systembetrieb gewährleistet wurde.
• Verbesserter Leistungsfaktor: Ein Leistungsfaktor von nahezu Eins wurde erreicht, wodurch Strafen vermieden und die Energiekosten gesenkt wurden.
• Verbesserte Energieeffizienz: Reduzierte Leistungsverluste um 20 %, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
• Längere Lebensdauer der Ausrüstung: Beseitigt Überhitzung und verlängert die Lebensdauer von Transformatoren, Kabeln und Leistungsschaltern.
• Zuverlässige Stromverteilung: Minimieren Sie das Auslösen von Leistungsschaltern und die Ausfallzeiten, wodurch die Betriebskontinuität verbessert wird.

Aktive Harmonische Filter (AHF) erwies sich als entscheidend für unsere Anlage. Durch die Beseitigung der harmonischen Verzerrung an der Quelle verbesserten wir nicht nur die Stromqualität, sondern erzielten auch erhebliche Kosteneinsparungen und eine höhere Betriebseffizienz. Wenn Sie mit Oberschwingungen zu kämpfen haben, sind AHFs eine zuverlässige und skalierbare Lösung, die eine Überlegung wert ist.