Solution de réduction des harmoniques pour les centrales électriques d'énergie nouvelle : Gestion globale des harmoniques de haute fréquence dans les centrales photovoltaïques
Ⅰ. Scénario de problème
Injection de hautes fréquences harmoniques par des clusters d'onduleurs de centrales photovoltaïques
Lors de l'exploitation de grandes centrales photovoltaïques centralisées, plusieurs onduleurs fonctionnant en parallèle génèrent des harmoniques à large bande dans la plage de 150-2500Hz (principalement les 23ème à 49ème harmoniques), entraînant les problèmes suivants du côté du réseau :
- Déformation harmonique totale du courant (THDi) atteignant 12,3%, dépassant considérablement les limites de la norme IEEE 519-2014.
- Surchauffe et surcharge des bancs de condensateurs, ainsi que le mauvais fonctionnement des dispositifs de protection.
- Augmentation des interférences électromagnétiques (EMI) affectant les équipements sensibles à proximité.
II. Solution clé
Adoption d'une topologie de filtre passif LC, construisant des circuits d'absorption harmonique efficaces à l'aide de réacteurs personnalisés + bancs de condensateurs.
- Sélection des équipements clés
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Type d'équipement |
Modèle/Spécification |
Fonction principale |
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Réacteur à noyau sec en série |
Type CKSC (Conception sur mesure) |
Fournit une réactance inductive précise, supprimant les harmoniques de haute fréquence. |
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Banc de condensateurs de filtrage |
Type BSMJ (Sélection adaptée) |
Résonne avec les réacteurs pour absorber des bandes harmoniques spécifiques. |
- Conception des paramètres techniques
Inductance du réacteur : 0,5mH ±5% (@fréquence fondamentale de 50Hz)
Facteur de qualité (Q) : >50 (Assure un filtrage de haute fréquence à faible perte)
Classe d'isolation : Classe H (Température de résistance à long terme 180°C)
Configuration du rapport de réactance : 5,5% (Optimisé pour la bande de haute fréquence 23ème-49ème)
Structure de topologie : Connexion Delta (Δ) (Améliore la capacité de dérivation des harmoniques d'ordre élevé) - Points clés de la conception du système de filtrage
Calcul de la fréquence de résonance:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Couvre précisément la bande de fréquence cible (150-2500Hz), réalisant l'absorption locale des harmoniques de haute fréquence.
III. Validation de l'efficacité de la mitigation EMC
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Indicateur |
Avant la mitigation |
Après la mitigation |
Limite standard |
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THDi |
12,3% |
3,8% |
≤5% (IEEE 519) |
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Déformation harmonique individuelle |
Jusqu'à 8,2% |
≤1,5% |
Conforme à GB/T 14549 |
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Élévation de température des condensateurs |
75K |
45K |
Conforme à IEC 60831 |
IV. Avantages de la mise en œuvre ingénierie
- Filtrage à haute efficacité:
La conception du rapport de réactance de 5,5% supprime spécifiquement les harmoniques au-dessus de l'ordre 23, offrant une amélioration de 40% de la réponse à haute fréquence par rapport aux schémas traditionnels de 7%. - Sécurité et fiabilité:
Le système d'isolation de classe H assure un fonctionnement stable de l'équipement dans des environnements extérieurs allant de -40°C à +65°C. - Optimisation des coûts:
La conception à faible perte (Q > 50) entraîne une consommation supplémentaire de puissance du système de < 0,3% de la puissance de sortie.
V. Recommandations de déploiement
- Emplacement d'installation: Barre de bus basse tension du poste de collecte 35kV.
- Configuration: Chaque banc de condensateurs de 2Mvar connecté en série avec 10 réacteurs CKSC (commutation automatique par groupe).
- Exigence de surveillance: Installer un analyseur d'harmoniques en ligne pour suivre les changements de THDi en temps réel.
Valeur de la solution: Résout efficacement la pollution harmonique de haute fréquence dans les centrales d'énergie renouvelable, prolonge la durée de vie des condensateurs de plus de 37%, et évite la limitation de la production PV en raison des pénalités de violation harmonique.
