Решение по снижению гармоник для новых энергетических станций: комплексное управление высокочастотными гармониками на солнечных электростанциях
Ⅰ. Описание проблемы
Высокочастотное гармоническое впрыскивание от инверторных кластеров солнечных электростанций
Во время работы крупных централизованных солнечных электростанций, при параллельной работе нескольких инверторов, генерируются широкополосные гармоники в диапазоне 150-2500 Гц (в основном 23-я до 49-й гармоники), что приводит к следующим проблемам на стороне сети:
- Суммарное искажение тока (THDi) достигает 12,3%, значительно превышая пределы стандарта IEEE 519-2014.
- Перегрузка конденсаторных батарей, их перегрев и неправильная работа защитных устройств.
- Увеличение электромагнитных помех (EMI), влияющих на близлежащее чувствительное оборудование.
II. Основное решение
Использование LC-топологии пассивного фильтра, создание эффективных цепей поглощения гармоник с использованием специализированных реакторов + конденсаторных батарей.
- Выбор ключевого оборудования
|
Тип оборудования |
Модель/спецификация |
Основная функция |
|
Сухой железный сердечник последовательного реактора |
Тип CKSC (индивидуальный дизайн) |
Предоставляет точное индуктивное сопротивление, подавляя высокочастотные гармоники. |
|
Фильтрующая конденсаторная батарея |
Тип BSMJ (подходящий выбор) |
Резонирует с реакторами для поглощения определенных полос гармоник. |
- Проектирование технических параметров
Индуктивность реактора: 0,5 мГн ±5% (@50 Гц основная частота)
Коэффициент качества (Q): >50 (Обеспечивает низкое потерьное высокочастотное фильтрование)
Класс изоляции: Класс H (Долговременная выдерживаемая температура 180°C)
Конфигурация отношения реактивного сопротивления: 5,5% (Оптимизировано для 23-й до 49-й высокочастотной полосы)
Структура топологии: Дельта (Δ) соединение (Усиливает способность шунтирования высоких гармоник) - Ключевые моменты проектирования системы фильтрации
Расчет резонансной частоты:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110 Гц
Точно охватывает целевую полосу частот (150-2500 Гц), обеспечивая локальное поглощение высокочастотных гармоник.
III. Проверка эффективности снижения EMC
|
Показатель |
До снижения |
После снижения |
Стандартный предел |
|
THDi |
12,3% |
3,8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
Искажение отдельных гармоник |
До 8,2% |
≤1,5% |
Соответствие GB/T 14549 |
|
Повышение температуры конденсатора |
75K |
45K |
Соответствие IEC 60831 |
IV. Преимущества инженерной реализации
- Высокоэффективная фильтрация:
Дизайн с отношением реактивного сопротивления 5,5% специально подавляет гармоники выше 23-го порядка, обеспечивая улучшение высокочастотного отклика на 40% по сравнению с традиционными схемами 7%. - Безопасность и надежность:
Система класса H повышения температуры изоляции обеспечивает стабильную работу оборудования в условиях окружающей среды от -40°C до +65°C. - Оптимизация затрат:
Низкопотребляющий дизайн (Q > 50) приводит к дополнительному потреблению энергии системы менее 0,3% от выходной мощности.
V. Рекомендации по развертыванию
- Место установки: Шина низкого напряжения 35 кВ сборной подстанции.
- Конфигурация: Каждая 2 Мвар конденсаторная батарея последовательно соединена с 10 реакторами CKSC (групповое автоматическое переключение).
- Требования к мониторингу: Установите онлайн-анализатор гармоник для отслеживания изменений THDi в реальном времени.
Ценность решения: Эффективно решает проблему высокочастотного гармонического загрязнения на новых энергетических станциях, увеличивает срок службы конденсаторов более чем на 37% и предотвращает ограничение выходной мощности фотоэлектрических установок из-за штрафов за нарушение гармоник.
