1. Contesto del progetto

Con il crescente utilizzo di inverter, sistemi di illuminazione a LED, azionamenti a frequenza variabile (VFD), sistemi UPS e altre apparecchiature elettroniche di potenza all'interno di parchi industriali e strutture commerciali, l'inquinamento armonico nella rete di distribuzione elettrica è diventato sempre più grave.

 

Le ispezioni delle aziende elettriche hanno rivelato che i livelli di distorsione armonica in diversi locali di distribuzione dell'energia superavano i limiti consentiti specificati dai sistemi di misurazione dell'energia elettrica. Per migliorare la qualità dell'energia e garantire un funzionamento sicuro del sistema, è stato installato un armadio Active Power Filter (APF) per la soppressione delle armoniche e la compensazione della potenza reattiva.

 

2. Comprensione delle armoniche nei sistemi di alimentazione

2.1 Onda fondamentale e armoniche

Nei sistemi elettrici standard, la frequenza fondamentale della tensione e della corrente in Cina è 50 Hz. Tuttavia, la maggior parte dei carichi elettrici moderni sono carichi non-lineari, come:

• Convertitori di frequenza
• Invertitori
• Driver LED
• Sistemi UPS
• Apparecchiature per la ricarica delle batterie
• Dispositivi per l'automazione industriale

 

Questi dispositivi generano componenti di corrente e tensione con frequenze che sono multipli interi della frequenza fondamentale (ad esempio, 150 Hz, 250 Hz e 350 Hz). Queste componenti di frequenza indesiderate sono note come armoniche.

Le armoniche distorcono la forma d'onda sinusoidale standard del sistema di alimentazione e influiscono negativamente sulla qualità complessiva dell'energia.

 

 

2.2 Pericoli dovuti alle armoniche

Un numero eccessivo di armoniche può causare seri problemi nei sistemi elettrici, tra cui:

• Aumento della perdita di potenza nei cavi e nei trasformatori
• Surriscaldamento delle apparecchiature elettriche
• Invecchiamento accelerato dell'isolamento
• Vita utile ridotta di condensatori e motori
• Malfunzionamento di dispositivi elettronici sensibili
• Fattore di potenza ridotto
• Maggiore consumo energetico
• Falso intervento dei dispositivi di protezione
• Il funzionamento a lungo-termine in condizioni armoniche severe può causare danni permanenti alle apparecchiature elettriche e una ridotta affidabilità del sistema.

 

Secondo lo standard nazionaleGB/T 14549-1993 - Qualità dell'energia: armoniche nella rete elettrica pubblica, i limiti consentiti di distorsione armonica totale (THD) in Cina sono:

Sistema a bassa-tensione da 0,38 kV:THD Inferiore o uguale al 5,0%

Sistema di media-tensione da 6 kV a 10 kV:THD Inferiore o uguale al 4,0%

 

3. Armadio del filtro di potenza attivo (APF).

3.1 Differenza tra filtri di potenza attivi e passivi

Filtro di potenza attiva (APF)

Un filtro di potenza attivo utilizza dispositivi a semiconduttore e una tecnologia di controllo intelligente per monitorare le armoniche in tempo reale. Genera automaticamente correnti di compensazione inversa per eliminare dinamicamente le correnti armoniche nella rete elettrica.

Rispetto ai metodi di filtraggio tradizionali, i sistemi APF offrono:

• Compensazione armonica-in tempo reale
• Risposta dinamica
• Regolazione automatica
• Funzionalità di soppressione multi-armonica
• Supporto per la compensazione della potenza reattiva

 

Filtro di potenza passivo

Un filtro di potenza passivo è costituito principalmente da condensatori, reattori e circuiti di filtro LC, simili ai tradizionali armadi di compensazione della potenza reattiva.

I filtri di potenza passivi possono sopprimere solo le armoniche di frequenze specifiche e presentano diverse limitazioni:

• Caratteristiche della retribuzione fissa
• Rischio di risonanza
• Gamma di filtraggio limitata
• Scarsa adattabilità alle mutevoli condizioni di carico

 

Pertanto, gli armadi APF sono ampiamente preferiti nei moderni sistemi di gestione della qualità dell’energia.

 

3.2 Caratteristiche Funzionali del Cabinet APF

Ampia gamma di filtraggio armonico

• Sopprime efficacemente le armoniche dal 2° al 61° ordine
• Obiettivi di filtraggio armonici regolabili
• Supporta strategie di compensazione armonica personalizzate

 

Compensazione intelligente in tempo reale-

• Tiene traccia dinamicamente delle variazioni di carico
• Emette automaticamente la corrente di compensazione inversa
• Mantiene continuamente la qualità dell'alimentazione stabile

 

Interfaccia di comunicazione RS485

• Supporta il monitoraggio remoto e la trasmissione dei dati
• Compatibile con i sistemi di gestione intelligente dell'energia
• Conveniente per il funzionamento e la manutenzione centralizzati

 

Funzione di compensazione della potenza reattiva

• Esegue il filtraggio armonico in modo indipendente senza causare una sovracompensazione della potenza reattiva
• Utilizza la capacità rimanente per la compensazione della potenza reattiva
• Migliora il fattore di potenza del sistema attraverso il filtraggio dinamico

 

ImprovvisazioneingQualità dell'energia e affidabilità del sistema

• Riduce il surriscaldamento delle apparecchiature
• Prolunga la durata dei dispositivi elettrici
• Riduce le perdite di linea e il consumo energetico
• Migliora la sicurezza complessiva della distribuzione dell'energia

 

Conclusione

Poiché l'inquinamento armonico diventa sempre più comune nei moderni sistemi di alimentazione industriali e commerciali, gli armadi Active Power Filter (APF) sono diventati una soluzione essenziale per la soppressione delle armoniche e il miglioramento della qualità dell'alimentazione.

 

Rispetto ai tradizionali filtri passivi, i sistemi APF forniscono gamme di filtraggio armoniche più ampie, velocità di risposta più rapide, compensazione intelligente e funzioni integrate di compensazione della potenza reattiva, che li rendono ideali per:

• Impianti industriali
• Edifici commerciali
• Centri dati
• Ospedali
• Impianti di produzione intelligenti
• Sistemi energetici rinnovabili

 

Riducendo efficacemente la distorsione armonica e migliorando il fattore di potenza, gli armadi APF contribuiscono a garantire un funzionamento del sistema di alimentazione più sicuro, più stabile e più efficiente dal punto di vista energetico