Сумеснае выкарыстанне спраў, PF і DPF

Каэфіцыент магутнасці (PF) і каэфіцыент магутнасці выцяснення (DPF) у электрычных сістэмах

У электраэнергетычных сістэмах якасць электраэнергіі з'яўляецца найважнейшым паказчыкам, які вызначае прадукцыйнасць і тэрмін службы абсталявання. Аналізуючы параметры якасці электраэнергіі, мы можам лепш зразумець Гармонікаі іншыя праблемы ў сістэме. У гэтым артыкуле мы выкарыстаем дадзеныя з выявы ў якасці прыкладу, каб растлумачыць сувязь паміж каэфіцыентам магутнасці (PF) і каэфіцыентам магутнасці зрушэння (DPF), абмяркуем страты магутнасці на гармоніках і растлумачым, чаму нам трэба фільтраваць гармонікі.

1. Суадносіны паміж каэфіцыентам магутнасці (PF) і каэфіцыентам магутнасці зрушэння (DPF)

Па-першае, каэфіцыент магутнасці (PF) з'яўляецца важным параметрам у энергасістэмах. Ён адлюстроўвае суадносіны паміж актыўнай магутнасцю (P) і бачнай магутнасцю (S). Формула мае наступны выгляд:

PF = P/S

Дыяпазон каэфіцыента рэактыўнай магутнасці (PF) знаходзіцца ў дыяпазоне ад 0 да 1. Чым бліжэй ён да 1, тым больш эфектыўная энергасістэма. І наадварот, ніжэйшы каэфіцыент рэактыўнай магутнасці азначае неэфектыўнасць сістэмы, звычайна выкліканую празмернай рэактыўнай магутнасцю (Q), што зніжае эфектыўнасць перадачы і павялічвае страты энергіі.

Каэфіцыент магутнасці зрушэння (DPF), з іншага боку, улічвае толькі зрух фазы асноўнай хвалі. Гэта косінус фазавага вугла паміж напружаннем і токам асноўнай хвалі. Формула для DPF выглядае наступным чынам:

ФДП = cos(θ)

Дзе θ — фазавы кут паміж асноўнымі частотамі напружання і току. Розніца паміж DPF і PF заключаецца ў тым, што PF улічвае скажэнні, выкліканыя Гарманічны токс, у той час як DPF улічвае толькі асноўную хвалю. Такім чынам, у сістэмах са значнымі гармонікамі DPF можа заставацца высокім (блізкім да 1), але PF можа быць значна ніжэйшым з-за наяўнасці гармонік. Іншымі словамі, DPF адлюстроўвае фазавую сувязь паміж асноўным напружаннем і токам, у той час як PF паказвае агульную эфектыўнасць перадачы магутнасці ўсёй сістэмай.

У дадзеных, прадстаўленых у прыкладзе, мы бачым, што DPF складае 0,9600, што сведчыць аб добрай фазавай залежнасці паміж асноўным напружаннем і токам, але PF складае толькі 0,8820, што сведчыць аб наяўнасці значных гармонік, якія зніжаюць агульную эфектыўнасць перадачы магутнасці.

2. Страты магутнасці на гармоніках

Гармонікі выклікаюцца нелінейнымі нагрузкамі, такімі як выпрамнікі, інвертары і іншыя сілавыя электронныя прылады, якія ўводзяць токі вышэйшага парадку гармонік. Гэтыя гарманічныя токі не спрыяюць павелічэнню карыснай магутнасці (г.зн. актыўнай магутнасці), але павялічваюць рэактыўную магутнасць і могуць прывесці да перагрэву абсталявання і павелічэння страт пры перадачы ў энергасістэме. Гармонікі таксама могуць парушаць нармальную працу электраабсталявання, скарачаючы тэрмін яго службы.

З дадзеных выявы відаць адносна высокі каэфіцыент поўных гарманічных скажэнняў (ПГС) у сістэме. Працэнты гарманічных скажэнняў для трохфазных токаў складаюць L1 (41,8%), L2 (42,9%) і L3 (39,5%). Гэтыя значэнні значна перавышаюць 5%-ную мяжу, устаноўленую стандартнымі правіламі, што сведчыць аб сур'ёзнай праблеме з гарманікамі ў сістэме.

Гармонікі прыводзяць да наступных страт магутнасці першаснай цепласеткі:

1. Павышаны нагрэў электраабсталявання: гарманічныя токі выклікаюць дадатковае нагрэў абсталявання, такога як трансфарматары і рухавікі, скарачаючы тэрмін іх службы.

2. Павелічэнне страт у кабелях і сістэмах перадачы электраэнергіі: з-за больш высокай частаты гарманічных токаў яны ствараюць больш значныя страты ў кабелях і абсталяванні ў параўнанні з асноўнай хваляй, што зніжае эфектыўнасць сістэмы перадачы.

3. Ніжэйшы каэфіцыент магутнасці: як ужо згадвалася раней, гарманічныя токі не ўносяць уклад у карысную магутнасць, але павялічваюць бачную магутнасць, зніжаючы каэфіцыент магутнасці і тым самым зніжаючы эфектыўнасць сістэмы.

3. Навошта фільтраваць гармонікі?

Для павышэння агульнай эфектыўнасці энергасістэм і стабільнасці працы абсталявання фільтрацыя гармонік з'яўляецца найважнейшай задачай у кіраванні якасцю электраэнергіі. Усталёўваючы актыўныя фільтры магутнасці (АФМ) або пасіўныя фільтры, мы можам эфектыўна знізіць гармонічныя токі і палепшыць каэфіцыент магутнасці. Вось асноўныя прычыны фільтрацыі гармонік:

1. Павышэнне эфектыўнасці сістэмы: зніжэнне гармонік токаў можа значна палепшыць каэфіцыент магутнасці, знізіць спажыванне рэактыўнай магутнасці і павысіць агульную эфектыўнасць перадачы энергіі.

2. Падаўжэнне тэрміну службы абсталявання: Электраабсталяванне, такое як трансфарматары і рухавікі, падвяргаецца ўздзеянню гарманічных токаў, што прыводзіць да перагрэву. Фільтрацыя гармонік памяншае выпрацоўку цяпла, зніжае рызыку выхаду абсталявання з ладу і падаўжае тэрмін яго службы.

3. Зніжэнне выдаткаў на энергію: рэактыўная магутнасць у сістэме павялічвае страты энергіі і можа прывесці да павелічэння рахункаў за электрычнасць. Паляпшэнне каэфіцыента магутнасці і зніжэнне гармонік току могуць знізіць выдаткі на энергію.

4. Павышэнне стабільнасці сеткі: Гарманічныя токі могуць скажаць форму хвалі напружання, уплываючы на ​​стабільнасць усёй энергасістэмы. Фільтрацыя гармонік паляпшае якасць формы хвалі напружання, памяншаючы колькасць адключэнняў абсталявання і збояў сістэмы.

5. Адпаведнасць стандартам якасці электраэнергіі: У розных краінах і рэгіёнах існуюць пэўныя стандарты ўзроўню гармонік у энергасістэмах. Усталёўка фільтраў гарантуе, што энергасістэма адпавядае патрабаванням рэгулятараў і дазваляе пазбегнуць фінансавых штрафаў з-за парушэнняў гармонік.

4. Як вырашыць праблемы з гарманікамі ў сістэмах?

Для эфектыўнага вырашэння праблем з гармонікамі ў энергасістэмах можна прыняць наступныя меры:

1. Выкарыстоўвайце актыўныя фільтры магутнасці (АФМ): АФМ — гэта інтэлектуальныя прылады, якія могуць кантраляваць гармонікі ў рэжыме рэальнага часу і генераваць супрацьфазныя гармонічныя токі для нейтралізацыі іх уздзеяння. АФМ могуць фільтраваць некалькі парадкаў гармонік і дынамічна адаптавацца да змен нагрузкі, што робіць іх ідэальнымі для складаных энергасістэм.

2. Аптымізацыя праектавання нагрузкі: шляхам больш эфектыўнага праектавання і кіравання энергасістэмамі можна мінімізаваць крыніцы гармонік. Напрыклад, выкарыстанне абсталявання з карэкцыяй каэфіцыента магутнасці або аптымізацыя нелінейных нагрузак можа паменшыць генерацыю гармонік.

3. Рэгулярны маніторынг і тэхнічнае абслугоўванне: Гарманічныя праблемы ў энергасістэмах не з'яўляюцца статычнымі. Старэнне абсталявання і ваганні нагрузкі могуць прывесці да ваганняў узроўняў гармонік. Рэгулярны маніторынг і тэхнічнае абслугоўванне сістэмы неабходныя для своечасовага выяўлення і ліквідацыі праблем з гармонікамі.