1. Problémy spôsobené nelineárnymi zaťaženiami bez aktívneho filtera harmonických (APF)

1. Skresľujú vlnové tvary napätia a prúdu v sieti, odchýlajú sa od štandardných sínusových vĺn
2. Spôsobujú dodatočné tepelné straty v transformátoroch, kábloch a motoroch, čím skracujú životnosť zariadení
3. Spúšťajú nesprávne fungovanie ochranných relé, PLC a presných prístrojov
4. Spôsobujú rezonanciu s tradičnými pasívnymi LC filtrami a zosilňujú tak znečistenie harmonickými zložkami
5. Spôsobujú nízky účiník a vyvolávajú vysoké pokuty za veľké množstvo jalovej energie zo strany dodávateľa elektrickej energie
6. Spôsobujú nerovnováhu trojfázového prúdu, prehrievanie a prepaľovanie neutrálnych vodičov

2. Obmedzenia tradičných pasívnych LC filtrov

• Cieľové filtrovanie iba špecifických harmonických frekvencií, nedokáže zvládnuť harmonické zložky pri premennom zaťažení
• Jednoducho sa môže rezonovať s impedanciou siete a spôsobiť nehodu zosilnenia harmonických zložiek
• Objemné, ťažké, vyžadujú veľký inštalačný priestor
• Zlá dynamická odpoveď, nedokážu sledovať rýchlo sa meniace deformácie zaťaženia
• Jedna funkcia: iba filtrovanie harmonických zložiek alebo kompenzácia jalovej energie samostatne

3. Jedinečné výhody, ktoré robia APF nevyhnutným

(1) Komplexné všestranné riadenie

(2) Vynikajúca dynamická reálna časová odpoveď

(3) Žiadne riziko rezonancie so sieťovým napájacím zdrojom

(4) Široké frekvenčné pásmo kompenzácie

(5) Stály kompenzačný účinok pri kolísajúcej sieti

(6) Malá plocha podlahy, flexibilná inštalácia

4. Ekonomické výhody inštalácie APF

1. Odstránenie poplatkov za nízky účiník vyžadovaných sieťovými spoločnosťami
2. Znížte nadbytočnú spotrebu energie a straty tepla rozvádzačov, čím sa znížia náklady na elektrinu
3. Predĺžte životnosť transformátorov, motorov a presných riadiacich zariadení a znížte náklady na údržbu a výmenu
4. Predišlite stratám výroby spôsobeným výpadkami alebo poškodením zariadení kvôli zlej kvalite elektrickej energie

Prípad 1: Výrobná linka pre zváranie a náter automobilov

Zdroj zaťaženia

Pôvodné problémy

1. Závažné skreslenie harmonickými zložkami 5., 7. a 11. rádu; celkové harmonické skreslenie prúdu (THDi) dosiahlo 70 %
2. Závažná nerovnováha prúdov v trojfázovej sieti, prehrievanie neutrálnych vodičov
3. Časté vypínania PLC, reléovej ochrany a vypálenie kondenzátorových batérií
4. Účiník ako nízky ako 0,72, každome­siacne vysoké pokuty za nízky účiník

Riešenie APF

Účinok po prevádzke

1. Celkový harmonický obsah prúdu (THDi) klesol z 70 % na 4,4 %, plne vyhovuje štandardu IEEE 519
2. Miera nerovnováhy v trojfázovom systéme sa znížila z 102 % na 6,1 %
3. Výkonový faktor sa stabilizoval nad hodnotou 0,99, poplatky za nízky výkonový faktor boli eliminované
4. Nepredvídané vypnutia výrobných linky spôsobené rušením kvality elektrickej energie sa nevyskytli

Prípad 2: Veľký telekomunikačný dátový centrum

Zdroj zaťaženia

Pôvodné problémy

1. Obrovské množstvo 3. harmonických zložiek sa hromadí na neutrálnom vodiči, skryté riziko požiaru
2. Harmonická rezonancia medzi kondenzátorovými rozvádzačmi a sieťou, skreslenie napätia
3. Časté pády úložných serverov a komunikačného vybavenia

Riešenie APF

Účinok po prevádzke

1. Prúd 3. harmonických zložiek v neutrálnom vodiči znížený o viac ako 90 %
2. Čas odpovede filtra ≤ 5 ms, potláčanie 2. až 51. harmonických zložiek
3. Podpora diaľkovej cloumovej monitorovacej funkcie, vhodné pre prevádzku dátových centier bez obsluhy
4. Žiadne nezvyčajné reštarty serverov po rekonštrukcii

Prípad 3: Obchodné centrum a komplex

Zdroj zaťaženia

Pôvodné problémy

1. Zmiešané viacnásobné harmonické z rozptýlených distribuovaných nelineárnych zaťažení
2. Dodatočné tepelné straty transformátora, vysoká spotreba elektrickej energie
3. Chybný chod riadiaceho systému výťahu, blikanie svetla

Riešenie APF

Účinok po prevádzke

1. THDi kontrolovaný pod 5 %, napätie má hladký sinusoidný tvar
2. Teplota transformátora klesla o 8–12 ℃, ročné straty energie sa znížili o 7 %
3. Odstránenie blikania svetla a porúch riadenia výťahu

Prípad 4: Zoskupenie staníc na rýchle nabíjanie elektrických vozidiel (EV)

Zdroj zaťaženia

Pôvodné problémy

1. Okamžité prudké kolísanie harmonického a jalového prúdu pri nabíjaní/odchode vozidiel
2. Pokles napätia v sieti, harmonické rušenie dodávky elektrickej energie do susedných obydlí
3. Oznámenie o náprave kvality energie od energetického podniku

Riešenie APF

Účinok po prevádzke

1. Dynamické sledovanie rýchlo sa meniaceho nabíjacieho zaťaženia v mikrosekundovom čase
2. Faktor účinnosti na strane siete je stále vyšší ako 0,98
3. Žiadne sťažnosti týkajúce sa kvality energie od okolitých obyvateľov

Prípad 5: Priemyselná elektráreň nových energií s fotovoltaickými (PV) a LNG zdrojmi

Zdroj zaťaženia

Pôvodné problémy

1. Fotovoltaické invertory injektujú do vnútornej továrenskej siete vysokofrekvenčné harmonické zložky
2. Tradičný pasívny LC filter je náchylný na rezonanciu s fotovoltaickým systémom
3. Kvalita energie pri pripojení k sieti nespĺňa štandardy pre pripojenie k elektrickej sieti

Riešenie APF

Účinok po prevádzke

1. Úplne eliminuje riziko rezonancie medzi filtrom a sieťou obnoviteľných zdrojov energie
2. Spĺňa požiadavky siete na harmonické zložky a prejde schvaľovacím procesom energetického úradu
3. Stabilizuje napätie v závode počas kolísania výstupu fotovoltaického systému

Prípad 6: Nemocnica a miestnosť pre presné lekárske zariadenia

Zdroj zaťaženia

Pôvodné problémy

1. Harmonický šum deformuje údaje z lekárskeho zobrazovania
2. Rušenie zariadení na podporu života, potenciálne bezpečnostné riziko pre pacientov

Riešenie APF

Účinok po prevádzke

1. Čisté napájanie bez elektrického šumu
2. Stabilný signál lekárskeho obrazu, žiadne nezvyčajné poplachy zariadení

Prípad 7: Hutníctvo a továreň s elektrickou oblúkovou pecou

Zdroj zaťaženia

Pôvodné problémy

1. Závažné blikanie napätia, veľký záporný postupný prúd
2. Zrýchlené starnutie transformátorov, vysoké náklady na údržbu

Riešenie APF

Účinok po prevádzke

1. Potlačiť blikanie a zápornú postupnosť prúdu súčasne
2. Predĺžiť životnosť transformátora o viac ako 5 rokov