Netzqualität und Oberschwingungen in Industrieanlagen

 

Ein umfassender Leitfaden und eine Einführung in die APF- und SVG-Produkte von Intonepower

 

Zusammenfassung: In industriellen Anlagen werden durch nichtLineare BelastungOberschwingungen können erhebliche Probleme verursachen, wie z. B. eine verringerte Zuverlässigkeit von Anlagen und eine kürzere Lebensdauer. Dieser Artikel untersucht die Ursachen von Oberschwingungen, ihre Auswirkungen auf Industrieanlagen und mögliche Lösungsansätze. Darüber hinaus stellt er die fortschrittliche Technologie von Intonepower vor.Aktiver Leistungsfilter (APF) Und Statischer Blindgenerator (SVG) Produkte für ein optimales Power Quality Management.

 

Einführung

 

Oberschwingungen im Energiesystem sind in Industrieanlagen ein wachsendes Problem. Dieses Dokument befasst sich mit den Ursachen und Folgen von Oberschwingungsströmen und -spannungen, identifiziert anwendbare Industriestandards und erörtert die Auswirkungen von Leistungsfaktorkorrekturkondensatoren auf Oberschwingungen sowie mögliche Lösungen. Außerdem werden die hochmodernen APF- und SVG-Produkte von Intonepower vorgestellt.

 

Auswirkungen von Oberwellen in Industrieanlagen

 

Nichtlineare Lasten injizieren harmonische Ströme in das System, die, wenn sie durch Systemimpedanzen fließen, Spannungsverzerrungen erzeugen. Dies kann zu einer verringerten Betriebszuverlässigkeit und Lebensdauer der Geräte führen. Mögliche Probleme sind:

 

Überhitzung von Transformatoren

 

Wicklungswirbelstromverluste und andere Streuverluste in Transformatoren nehmen mit dem Quadrat der Frequenz des Laststroms zu. Oberschwingungen im Laststrom tragen erheblich zur Erwärmung des Transformators bei.

 

Fehlbedienung der Ausrüstung

 

Leistungsschalter, Antriebe mit einstellbarer Geschwindigkeit, speicherprogrammierbare Steuerungen und andere Geräte funktionieren in einer harmonischen Umgebung möglicherweise nicht ordnungsgemäß. Spannungsverzerrungen können zu ungenauen Messungen der Steuereingangssignale führen, was zu Problemen wie schnell laufenden Uhren, Pendeln und Schwingungen in Motorgeschwindigkeitssteuerungssystemen sowie Fehlfunktionen von Leistungsschaltern führen kann. Es kann auch die Fähigkeit elektronischer Geräte verringern, kurzzeitigen Spannungseinbrüchen und -unterbrechungen standzuhalten.

 

Ausfall von Leistungsfaktor-Korrekturkondensatoren

 

Das Vorhandensein von Kondensatoren zur Leistungsfaktorkorrektur im System kann Oberschwingungsprobleme verschlimmern. Ein Kondensator kann dazu führen, dass das System in der Nähe einer harmonischen Frequenz in Resonanz gerät, was zu hohen Spannungs- und/oder Stromverzerrungen führt, die den Kondensator beschädigen oder zu Störungen bei der Funktion von Sicherungen/Leistungsschaltern des Kondensators führen können.

 

Quellen der Harmonischen

 

Es gibt drei Hauptklassen nichtlinearer Elemente in Energiesystemen:

 

Sättigungsfähige Geräte

 

In diese Kategorie fallen Transformatoren, Motoren und Eisenkerninduktoren. Aufgrund der nichtlinearen Magnetisierungseigenschaften dieser Geräte werden Oberschwingungen erzeugt. Während es bei Transformatoren bei höheren Spannungen zu einer Sättigung kommen kann, was zu einem erhöhten Oberschwingungsgehalt im Magnetisierungsstrom führt, ist es aufgrund spezifischer Konstruktionsmerkmale bei Motoren und Eisenkerninduktoren weniger wahrscheinlich, dass sie signifikante Oberschwingungsquellen darstellen.

 

Lichtbogengeräte

 

Beispiele für Lichtbogengeräte sind Lichtbogenöfen, Lichtbogenschweißgeräte und Entladungslampen mit magnetischen Vorschaltgeräten. Lichtbogenöfen sind bekannt dafür, dass sie Oberschwingungen mit großer Kapazität erzeugen. Entladungsbeleuchtung trägt ebenfalls zu harmonischen Problemen bei.

 

Antriebe mit einstellbarer Geschwindigkeit

 

Antriebe mit einstellbarer Drehzahl sind eine Hauptquelle für Oberschwingungen in Industrieanlagen. Sie können nach dem verwendeten Motortyp (DC oder AC) und dem Wechselrichtertyp (VSI oder CSI) klassifiziert werden. Verschiedene Arten von Antrieben haben unterschiedliche Oberschwingungseigenschaften und mögliche Lösungen, wie z. B. die Verwendung von AC-Netzdrosseln und die Berücksichtigung der Oberschwingungsunterdrückung.

 

APF- und SVG-Produkte von Intonepower

 

Intonepower bietet hochmoderne APF- und SVG-Produkte zur Lösung von Stromqualitätsproblemen in Industrieanlagen.

 

Aktiver Leistungsfilter (APF)

 

Der APF ist darauf ausgelegt, harmonische Ströme dynamisch zu filtern, Spannungsverzerrungen zu reduzieren und die Stromqualität zu verbessern. Es überwacht kontinuierlich das elektrische System und injiziert Ausgleichsströme, um durch nichtlineare Lasten erzeugte Oberschwingungsströme auszugleichen. Dies führt zu einer höheren Gerätezuverlässigkeit, einer längeren Lebensdauer und einer verbesserten Gesamtleistung des Stromversorgungssystems.

 

 

Statischer Var-Generator (SVG)

 

Der SVG ist ein flexibles Leistungselektronikgerät, das eine dynamische Blindleistungskompensation ermöglicht. Es hilft, ein stabiles Spannungsprofil aufrechtzuerhalten, Leistungsverluste zu reduzieren und den Leistungsfaktor zu verbessern. Durch die schnelle Reaktion auf Änderungen der Lastbedingungen verbessert das SVG die Stabilität und Effizienz des Stromsystems.

 

 

Harmonische und Leistungsfaktor

 

Der Leistungsfaktor ist ein Maß für die Leistungseffizienz. In Systemen mit Oberschwingungen werden zwei Leistungsfaktoren definiert: True Power Factor (TPF) und Displacement Power Factor (DPF). Oberschwingungen können den Leistungsfaktor negativ beeinflussen und zu Strafen seitens der Energieversorger führen. Die Produkte von Intonepower können jedoch dazu beitragen, den Leistungsfaktor zu verbessern und Oberwellenpegel zu reduzieren, wodurch das Risiko von Strafen minimiert wird.

 

Bewertung der Systemimpedanz

 

Die durch Oberschwingungsströme verursachte Spannungsverzerrung ist eine Funktion der Impedanz des Stromnetzes. Das Verständnis der Systemimpedanz ist entscheidend für die Beurteilung der Auswirkungen von Oberschwingungen und die Umsetzung effektiver Lösungen. Kondensatorbänke und Oberschwingungsfilter können einen erheblichen Einfluss auf die Systemimpedanz haben.

 

Einfluss von Kondensatorbänken auf die Systemimpedanz

 

Kondensatorbänke können Parallelresonanzen verursachen, wenn die Impedanz der Parallelkombination aus Kondensator und Transformator/Reaktanz gegen Unendlich geht. Dies kann zu hohen Hochspannungsverzerrungen und großen Kreisströmen führen. Allerdings können ohmsche Lasten im System für eine Dämpfung sorgen, um katastrophale Spannungen und Ströme zu verhindern. Ein Kondensator kann auch eine Serienresonanz hervorrufen, die die Strombelastbarkeit eines Kondensators erhöht und zu Fehlfunktionen der Sicherungen oder einem Ausfall des Kondensators führen kann.

 

Einfluss harmonischer Filter auf die Systemimpedanz

 

Zur Unterdrückung von Oberwellen werden üblicherweise einfach abgestimmte Notch-Filter eingesetzt. Sie können auch so ausgelegt werden, dass sie eine Leistungsfaktorkorrektur ermöglichen. Durch die Umleitung harmonischer Ströme in den Filter reduzieren sie Spannungsverzerrungen und verbessern die Stromqualität. Das Filterdesign ist ein iterativer Prozess, der Industriestandards erfüllen muss.

 

Zusammenfassung

 

Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über Oberschwingungen im Energiesystem in Industrieanlagen, einschließlich ihrer Quellen, Auswirkungen und Lösungen. Die APF- und SVG-Produkte von Intonepower bieten effektive Lösungen für das Stromqualitätsmanagement und sorgen für einen zuverlässigen Betrieb von Industrieanlagen und ein stabiles Stromsystem. Erfahren Sie mehr über Power-Quality-Lösungen, kontaktieren Sie uns gerne: sales@intonepower.com