1. Проблемы, вызванные нелинейными нагрузками без активного фильтра гармоник (APF)

1. Искажают формы напряжения и тока в электросети, отклоняясь от стандартной синусоидальной формы
2. Вызывают дополнительные потери на нагрев в трансформаторах, кабелях и электродвигателях, сокращая срок службы оборудования
3. Приводят к ложным срабатываниям защитных реле, программируемых логических контроллеров (PLC) и высокоточных приборов
4. Вызывают резонанс с традиционными пассивными LC-фильтрами, усиливая загрязнение гармониками
5. Приводят к низкому коэффициенту мощности и возникновению значительных штрафов за реактивную мощность со стороны энергоснабжающей организации
6. Вызывают несимметрию трёхфазных токов, перегрев и выход из строя нейтрального провода

2. Ограничения традиционных пассивных LC-фильтров

• Направлено только на конкретные гармонические частоты, неспособно справляться с гармониками при переменной нагрузке
• Склонно к резонансу с импедансом сети, что может привести к аварийному усилению гармоник
• Громоздкое, тяжёлое, занимает большое место для установки
• Плохая динамическая реакция, не способно отслеживать быстро изменяющиеся искажения нагрузки
• Одна функция: фильтрация гармоник или компенсация реактивной мощности осуществляется раздельно

3. Уникальные преимущества, делающие APF незаменимым

(1) Комплексное всестороннее управление

(2) Отличная динамическая реакция в реальном времени

(3) Отсутствие риска резонанса с электросетью

(4) Широкая полоса компенсируемых частот

(5) Стабильный эффект компенсации при нестабильной сети

(6) Малые габариты и гибкая установка

4. Экономические преимущества установки APF

1. Устранение штрафов за низкий коэффициент мощности, взимаемых энергоснабжающими компаниями
2. Снижение избыточного энергопотребления и потерь тепла в распределительном оборудовании, снижение стоимости электроэнергии
3. Увеличение срока службы трансформаторов, электродвигателей и точного контрольного оборудования, сокращение расходов на техническое обслуживание и замену
4. Предотвращение потерь от остановки производства, вызванных неправильной работой оборудования или его перегоранием из-за низкого качества электроэнергии

Кейс 1: Сварочная и окрасочная производственная линия для автомобилей

Источник нагрузки

Исходные проблемы

1. Сильные гармоники 5-го, 7-го и 11-го порядков; общее гармоническое искажение тока (THDi) достигло 70 %
2. Сильный дисбаланс токов по фазам, перегрев нейтрального провода
3. Частые отключения ПЛК, реле защиты и выход из строя конденсаторных батарей
4. Коэффициент мощности упал до 0,72, ежемесячно начисляется значительный штраф за низкий коэффициент мощности

Решение APF

Эффект после ввода в эксплуатацию

1. Общее гармоническое искажение тока (THDi) снизилось с 70 % до 4,4 %, что полностью соответствует стандарту IEEE 519
2. Степень несимметрии по фазам снизилась с 102 % до 6,1 %
3. Коэффициент мощности стабилизировался на уровне выше 0,99, штрафные начисления устранены
4. Не было незапланированных остановок производственной линии, вызванных помехами качества электроэнергии

Случай 2: Крупный телекоммуникационный центр обработки данных

Источник нагрузки

Исходные проблемы

1. Массивная третья гармоника накапливается на нейтральном проводе, скрытый риск возгорания
2. Резонанс гармоник между конденсаторными установками и электросетью, искажение напряжения
3. Частые сбои серверов хранения и коммуникационного оборудования

Решение APF

Эффект после ввода в эксплуатацию

1. Ток третьей гармоники в нейтральном проводе снижен более чем на 90 %
2. Время отклика фильтра ≤ 5 мс, подавление гармоник 2–51-го порядка
3. Поддержка удалённого облачного мониторинга, соответствует эксплуатации центра обработки данных без персонала
4. Нулевое количество аварийных перезагрузок серверов после модернизации

Случай 3: Торгово-развлекательный центр и комплекс

Источник нагрузки

Исходные проблемы

1. Смешанные многократные гармоники от рассредоточенных распределённых нелинейных нагрузок
2. Дополнительные потери тепла в трансформаторе, высокое энергопотребление
3. Некорректная работа системы управления лифтами, мерцание света

Решение APF

Эффект после ввода в эксплуатацию

1. Коэффициент общего гармонического искажения тока (THDi) поддерживается ниже 5 %, форма напряжения — гладкая синусоида
2. Температура трансформатора снижается на 8–12 ℃, годовые потери электроэнергии уменьшаются на 7 %
3. Устранение мерцания света и неисправностей в системе управления лифтами

Случай 4: Кластер станций быстрой зарядки для электромобилей (EV)

Источник нагрузки

Исходные проблемы

1. Мгновенные резкие колебания гармонических и реактивных токов при подключении/отключении автомобилей к зарядке
2. Падение напряжения в сети, гармонические помехи в системе электроснабжения близлежащих жилых зданий
3. Уведомление энергоснабжающей организации о необходимости устранения нарушений качества электроэнергии

Решение APF

Эффект после ввода в эксплуатацию

1. Динамическое отслеживание быстро изменяющейся нагрузки зарядки в течение микросекунд
2. Коэффициент мощности со стороны сети всегда выше 0,98
3. Отсутствие жалоб на качество электроэнергии со стороны окружающих жителей

Случай 5: Промышленный объект по производству новой энергии с использованием солнечных панелей (PV) и сжиженного природного газа (LNG)

Источник нагрузки

Исходные проблемы

1. Фотоэлектрические инверторы вводят высокочастотные гармоники в внутреннюю сеть завода
2. Традиционные пассивные LC-фильтры легко вступают в резонанс с фотоэлектрической системой
3. Качество сетевого питания при подключении к сети не соответствует стандартам подключения к электросети

Решение APF

Эффект после ввода в эксплуатацию

1. Полностью исключает риск резонанса между фильтром и сетью возобновляемой энергии
2. Соответствует требованиям к гармоникам при подключении к сети, проходит приёмку энергонадзором
3. Стабилизирует напряжение на предприятии при колебаниях выходной мощности фотоэлектрической системы

Пример 6: Больница и помещение для точного медицинского оборудования

Источник нагрузки

Исходные проблемы

1. Гармонические шумы искажают данные медицинской визуализации
2. Помехи для оборудования жизнеобеспечения, потенциальная угроза безопасности пациентов

Решение APF

Эффект после ввода в эксплуатацию

1. Чистое электропитание без электрических помех
2. Стабильный сигнал медицинских изображений, отсутствие аварийных сигналов оборудования

Кейс 7: Металлургический завод и завод дуговых печей

Источник нагрузки

Исходные проблемы

1. Сильное мерцание напряжения, значительный отрицательный фазный ток
2. Ускоренное старение трансформаторов, высокие затраты на техническое обслуживание

Решение APF

Эффект после ввода в эксплуатацию

1. Подавление мерцания и тока обратной последовательности одновременно
2. Увеличение срока службы трансформатора более чем на 5 лет