1. Problemes causats per càrregues no lineals sense APF

1. Distorsionen les formes d’ona de tensió i corrent de la xarxa, allunyant-se de les ones sinusoidals normals
2. Generen pèrdues addicionals de calor en transformadors, cables i motors, reduint la vida útil dels equips
3. Provocaven el funcionament erroni de relés de protecció, PLC i instruments de precisió
4. Causen ressonància amb els filtres LC passius tradicionals, amplificant la contaminació harmònica
5. Donen lloc a un factor de potència baix i generen importants multes per potència reactiva de l’empresa distribuïdora d’electricitat
6. Provocan un desequilibri de corrent entre les fases, sobrecalentament i esgotament del conductor neutre

2. Limitacions dels filtres LC passius tradicionals

• Només s'adrecen a freqüències harmòniques específiques, sense poder fer front als harmònics de càrrega variable
• Facils de ressonar amb l'impedància de la xarxa, provocant accidents d'amplificació harmònica
• Voluminosos i pesats, ocupen un gran espai d'instal·lació
• Resposta dinàmica deficient, no poden seguir la distorsió de càrrega de canvi ràpid
• Funció única: només filtre d'harmònics o compensació de potència reactiva per separat

3. Avantatges únics que fan imprescindible l'APF

(1) Gestió integral

(2) Excel·lent resposta dinàmica en temps real

(3) Cap risc de ressonància amb la xarxa elèctrica

(4) Amplia banda de freqüències de compensació

(5) Efecte de compensació estable davant fluctuacions de la xarxa

(6) Petita superfície ocupada, instal·lació flexible

4. Beneficis econòmics de la instal·lació de filtres actius de potència (APF)

1. Eliminar les sancions per factor de potència imposades per les companyies elèctriques
2. Reduir el consum addicional d’energia i les pèrdues tèrmiques dels equips de distribució, disminuint així el cost de l’electricitat
3. Allargar la vida útil dels transformadors, motors i equips de control de precisió, reduint els costos de manteniment i substitució
4. Evitar les pèrdues derivades de parades de producció causades per un funcionament incorrecte o la cremada d’equips degut a una mala qualitat de la potència

Cas 1: Línia de producció d’soldadura i revestiment per a vehicles

Font de càrrega

Problemes originals

1. Distorsió harmònica severa de 5a, 7a i 11a ordre; el THDi va arribar al 70 %
2. Desbalanç sever de corrent trifàsic, sobrecalentament de la línia neutra
3. Sobretensió freqüent del PLC, protecció per relé i cremat de bancs de condensadors
4. Factor de potència tan baix com 0,72, amb sancions mensuals importants per factor de potència

Solució APF

Efecte posterior a l’operació

1. El THDi ha disminuït del 70 % al 4,4 %, complint totalment l’estàndard IEEE 519
2. El percentatge de desbalanç trifàsic ha disminuït del 102 % al 6,1 %
3. El factor de potència s’ha estabilitzat per sobre de 0,99, eliminant-se les sancions
4. Cap aturada inesperada de la línia de producció causada per interferències en la qualitat de la potència

Cas 2: Gran centre de dades de telecomunicacions

Font de càrrega

Problemes originals

1. Acumulació massiva de la tercera harmònica a la línia neutra, risc ocult d'incendi
2. Resonància harmònica entre els quadres de condensadors i la xarxa, distorsió de la tensió
3. Caigudes freqüents de servidors d'emmagatzematge i equips de comunicacions

Solució APF

Efecte posterior a l’operació

1. Corrent harmònic de tercera ordre a la línia neutra reduït en més del 90%
2. Temps de resposta del filtre ≤5 ms, supressió d’harmònics d’ordre 2–51
3. Suport per a la supervisió remota al núvol, compatible amb l’operació de centres de dades no tripulats
4. Cap reinici anormal del servidor després de la reforma

Cas 3: Centre comercial i complex comercial

Font de càrrega

Problemes originals

1. Harmònics mixtes d’ordres múltiples procedents de càrregues no lineals distribuïdes i disperses
2. Pèrdues addicionals de calor al transformador, consum elèctric elevat
3. Mal funcionament del sistema de control d’ascensors, intermitència de la llum

Solució APF

Efecte posterior a l’operació

1. THDi controlat per sota del 5 %, forma d’ona de tensió sinusoidal suau
2. Baixada de temperatura del transformador de 8–12 ℃, reducció anual de les pèrdues d’energia del 7 %
3. Eliminació de la tremolor de la llum i dels defectes de control de l’ascensor

Cas 4: Agrupació d’estacions de càrrega ràpida per a vehicles elèctrics (EV)

Font de càrrega

Problemes originals

1. Fluctuació brusca instantània de corrent harmònic i reactiva quan els vehicles es carreguen o es desconnecten
2. Caiguda de tensió en la xarxa elèctrica i interferències harmòniques en l’alimentació elèctrica residencial propera
3. Avís de la direcció de l’energia sobre la correcció de la qualitat de la potència

Solució APF

Efecte posterior a l’operació

1. Seguiment dinàmic de la càrrega de càrrega ràpida que canvia de forma accelerada en microsegons
2. Factor de potència del costat de la xarxa sempre superior a 0,98
3. Cap reclamació sobre la qualitat de la potència per part dels veïns del voltant

Cas 5: Planta industrial d’energies renovables fotovoltaica i GNL

Font de càrrega

Problemes originals

1. Els invertidors fotovoltaics injecten harmònics d’alta freqüència a la xarxa interna de l’empresa
2. El filtre LC passiu tradicional és fàcil que entre en ressonància amb el sistema fotovoltaic
3. La qualitat de la potència connectada a la xarxa no compleix l’estàndard d’accés a la xarxa elèctrica

Solució APF

Efecte posterior a l’operació

1. Evita completament el risc de ressonància entre el filtre i la xarxa d’energies renovables
2. Complimenta els requisits de connexió harmònica a la xarxa i supera l’acceptació de l’organisme de potència
3. Estabilitza la tensió de la planta durant les fluctuacions de la producció fotovoltaica

Cas 6: Hospital i sala d'equipament mèdic de precisió

Font de càrrega

Problemes originals

1. El soroll harmònic distorsiona les dades d’imatges mèdiques
2. Interferències en els equips de suport vital, amb risc potencial per a la seguretat dels pacients

Solució APF

Efecte posterior a l’operació

1. Alimentació neta sense soroll elèctric
2. Senyal d’imatge mèdica estable i cap avís d’anomalia en l’equipament

Cas 7: Fàbrica de metallúrgia i forn d’arc elèctric

Font de càrrega

Problemes originals

1. Flicteig de tensió sever, corrent de seqüència negativa elevada
2. Acceleració de l’envelliment del transformador, cost elevat de manteniment

Solució APF

Efecte posterior a l’operació

1. Supressió simultània del flicteig i de la corrent de seqüència negativa
2. Allarga la vida útil del transformador més de 5 anys