APF:n käyttötapaukset
Tapaus 1: Autoteollisuuden hitsaus- ja maalausvalmistuslinja
Kuorman lähde
Suuri automaalisvalmistaja käyttää kymmeniä DC-hitsauskoneita, tyristorilämmitysuoita ja taajuusmuuttajia (VFD) kokoonpanolinjoilla.
Alkuperäiset ongelmat
- Pahaa 5., 7. ja 11. harmonisen värähtelyn häiriötä; THDi saavutti 70 %
- Kolmivaiheisen virran vakava epätasapaino, nollajohtimen ylikuumentuminen
- PLC:n, releensuojauksen ja kondensaattoripankin palamisongelmia esiintyy usein
- Tehokerroin laski 0,72:een, jolloin kuukausittaisia tehokerroinmaksuja kertyy runsaasti
APF-ratkaisu
Asennettu kaksi 600 A:n kolmivaiheista nelijohdintaista modulaarista APF:ta pääalavirtapistorasiin
Toiminnan jälkeinen vaikutus
- Ylätaajuusharmonisten osuus (THDi) laski 70 %:sta 4,4 %:iin, täysin yhteensopiva IEEE 519 -standardin kanssa
- Kolmivaiheisen epätasapainon taso laski 102 %:sta 6,1 %:iin
- Tehokerroin vakautui yli 0,99:n, ja tehokerroinmaksut poistuivat
- Sähkönlaatuhäiriöiden aiheuttamia odottamattomia tuotantolinjan pysähtyminen ei tapahtunut
Virta-aaltomuoto ennen ja jälkeen
Ylätaajuusharmonisten spektrin vertailu
Tapaus 2: Suuri telekommunikaatioiden tietokeskus
Kuorman lähde
Tuhat kappaletta 6-pulssisia UPS-laitteita, palvelimen kytkentävirtalähteitä ja nestejäähdytystä käyttäviä taajuusmuuttajia
Alkuperäiset ongelmat
- Valtava määrä kolmannetta harmonista virtaa kertyy nollajohtimeen, piilotettu tulva- ja palovaara
- Kondensaattoripakkausten ja sähköverkon välinen harmoninen resonanssi, joka aiheuttaa jännitteen vääristymän
- Tallennuspalvelimien ja viestintälaitteiden usein toistuva kaatuminen
APF-ratkaisu
10 modulaarista aktiivista tehonlaatikkoa (APF) yhteiskompensaatiokapasiteetilla 4000 A, keskitetty asennus sähkökeskuksessa
Toiminnan jälkeinen vaikutus
- Nollajohtimen kolmannen harmonisen virran määrä vähentynyt yli 90 %
- Suodattimen vastausaika ≤ 5 ms, estää 2.–51. kertaluvun harmoniset komponentit
- Tukee etäkäyttöistä pilviseurantaa, sopii automaattisten tietokeskusten toimintaan
- Palvelimien epätavalliset uudelleenkäynnistykset loppuivat täysin uudistuksen jälkeen
Tapaus 3: Kaupallinen ostoskeskus ja monitoimihanke
Kuorman lähde
Suuret LED-näytöt, LED-valaistus, hissien taajuusmuuttajat, keskitetyn ilmastoinnin taajuusmuuttajat (VFD), latauspisteet
Alkuperäiset ongelmat
- Sekalaiset monitasoiset harmoniset häiriöt hajautettujen epälineaaristen kuormien aiheuttamana
- Muuntajan ylimääräinen lämpöhäviö, korkea sähkönkulutus
- Hissin ohjausjärjestelmän virheellinen toiminta, valojen vilkkuminen
APF-ratkaisu
Seinäkiinnitetyt modulaariset aktiiviset tehonlaatikot (APF) asennettu jokaisen kerroksen sähkönsjakelukaappiin, hajautettu kompensointi
Toiminnan jälkeinen vaikutus
- Yläharmonisten kokonaisharmonisen vääristymän (THDi) taso hallittu alle 5 %:n, jänniteaalto muodostaa sileän siniaallon
- Muuntajan lämpötila laskee 8–12 °C, vuotuinen tehohäviö vähenee 7 %
- Valojen vilkkuminen ja hissien ohjausvirheet poistuvat
Seinäkiinnitetyt APF-kaapit
Tapaus 4: EV-nopealatausasemien ryhmä
Kuorman lähde
Korkeatehoiset DC-nopealatauspistoolit suurilla tasaajamoduuleilla
Alkuperäiset ongelmat
- Hetkellinen jyrkkä harmonisten ja reaktiivisten virtojen vaihtelu, kun ajoneuvot lataavat tai lähtevät
- Verkkojännitteen alenema ja harmoninen häference naapurialueen asuinalueen sähköntarjoitukseen
- Sähköverkkoyhtiön huomautus sähkön laadun parantamisesta
APF-ratkaisu
Rinnakkainen aktiivinen tehokorjauslaite (APF) latausaseman syöttökaapissa, integroitu harmoninen + reaktiivinen + epätasapaino-korjaus
Toiminnan jälkeinen vaikutus
- Dynaaminen seuranta nopeasti muuttuvalle latauskuormalle mikrosekunnin aikavälillä
- Verkkopuolen tehokerroin aina yli 0,98
- Ei sähkön laatuun liittyviä valituksia naapurialueen asukkailta
Tapaus 5: PV- ja LNG-teollisuuden uusiutuvan energian voimalaitos
Kuorman lähde
Verkkosidottavat aurinkosähköinverterit, puristimen taajuusmuuttajat, LNG-tuotantolinjan tasasuuntajakuormat
Alkuperäiset ongelmat
- PV-inverterit syöttävät korkeataajuista harmonista häiriöä tehtaan sisäiseen sähköverkkoon
- Perinteinen passiivinen LC-suodatin on herkkä resonanssille PV-järjestelmän kanssa
- Verkkoliitännän laatu ei täytä sähköverkkoon liittämisen vaatimuksia
APF-ratkaisu
Rinnakkaiskytketty aktiivinen tehollisuussuodatin (APF) asennettu fotovoltaisten yhdistyskaappien 400 V:n alapäässä
Toiminnan jälkeinen vaikutus
- Vältetään täysin suodattimen ja uusiutuvan energian verkon välinen resonanssiriski
- Täyttää verkkoharmonisten vaatimukset ja hyväksytään sähköviraston tarkastuksessa
- Stabiloi tehtaan jännitettä PV-tuotannon vaihteluiden aikana
Tapaus 6: Sairaala ja lääketieteellisten tarkkuuslaitteiden tila
Kuorman lähde
MRI-, CT- ja röntgenlaiteita käyttävät korkeatehoiset tasasuuntauslaitteet, lääketieteellinen UPS ja elintärkeät laitteet
Alkuperäiset ongelmat
- Harmoninen kohina vääristää lääketieteellistä kuvantamistietoa
- Häiriö elintäydennelaitteisiin, mahdollinen turvallisuusriski potilaille
APF-ratkaisu
Pienen kapasiteetin seinässä asennettava APF-asema asennettu erikseen lääkintälaitteiden virransyöttöpiiriin
Toiminnan jälkeinen vaikutus
- Puhtaasti sähköisesti suodatettu virransyöttö ilman sähköistä kohinaa
- Stabiili lääketieteellisen kuvan signaali, nollatasoinen laitteiston poikkeama-alarmi
Tapaus 7: Metallurgia- ja kaarisuotimen tehdas
Kuorman lähde
Kaarisuotin ja valssikoneisto – korkeatehoiset tasasuuntaajakuormat voimakkaine satunnaisine virtahyppäyksineen
Alkuperäiset ongelmat
- Painava jännitevilkahdus ja suuri negatiivisen sarjan virta
- Muuntajan ikääntyminen kiihtyy, huoltokustannukset ovat korkeat
APF-ratkaisu
Korkeavirtainen kaapelimuotoinen APF-asema yhdistetty SVG:n kanssa hybridikompensaatioon
Toiminnan jälkeinen vaikutus
- Supressoi vilkumista ja negatiivisen sarjan virran samanaikaisesti
- Pidentää muuntajan käyttöikää yli viidellä vuodella