您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
EPCOS（愛普科斯）電源線路EMC濾波器操作使用
電源線路EMC濾波器快速連結(jié)
重要事項(xiàng)
EPCOS（愛普科斯）訂購代碼
應(yīng)用實(shí)例
出版物
檢測中心合作伙伴
材料規(guī)格書
《電子信息產(chǎn)品污染管理辦法》（中國版RoHS）
常規(guī)技術(shù)信息（僅提供英文版PDF文檔）
有源濾波器
2021年8月22日
TDK助力石化行業(yè)改善電能質(zhì)量
石油化工行業(yè)在開采和生產(chǎn)石油和天然氣時(shí)須用到各種泵和壓縮機(jī)變頻器，難免導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷大，諧波大?，F(xiàn)在，這個(gè)問題可通過愛普科斯 (EPCOS) PQSine® 系列有源諧波濾波器來解決。
作為羅馬尼亞和東南歐最大的能源公司，OMV Petrom 活躍于整個(gè)能源價(jià)值鏈：從石油和天然氣的勘探和生產(chǎn)，到精煉和燃油分銷，再到發(fā)電以及天然氣和電力營銷。公司目前在羅馬尼亞運(yùn)營的陸上和海上油氣田約 200 個(gè)，其中不乏一些歷史悠久的老油田，也有不少新近發(fā)現(xiàn)的油氣藏。公司目前高度重視提能源效率，并專門立項(xiàng)，定期對現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行現(xiàn)代化改造。
近期接受改造項(xiàng)目之一是 OMV Petrom 位于摩爾瓦多的其中一個(gè)生產(chǎn)部門。項(xiàng)目主要目標(biāo)是對電器面板進(jìn)行現(xiàn)代化改造，以提高生產(chǎn)力和能源效率。為達(dá)成目標(biāo)要求，公司將采油井的電氣設(shè)備和執(zhí)行器更新為變速驅(qū)動技術(shù)。
改造項(xiàng)目完成后，該站點(diǎn)的所有泵（約 500 臺）都配備了變頻器。盡管這顯著提升了生產(chǎn)力水平和能源效率，但新的問題也隨之而來，即電網(wǎng)中數(shù)量激增的變頻器大幅增加了諧波失真。諧波是由電力電子設(shè)備的非線性特性引起的，如從整流變頻器產(chǎn)生的非正弦電流注入電網(wǎng)。其引發(fā)的高頻部分會疊加到基本正弦波，加劇諧波失真（圖 1）。
變頻器等電器的非線性負(fù)載會導(dǎo)致電網(wǎng)諧波失真。
受該站點(diǎn)的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)影響，諧波失真不僅會波及低壓 (LV) 電網(wǎng)，還會遷移到中壓 (MV) 級別。測量顯示，中壓電網(wǎng)中的 THD-I（總諧波畸變率）甚至?xí)^ 30%。
高 THD 水平會嚴(yán)重影響電能質(zhì)量 (PQ)，并可能引發(fā)各種問題。而對于該站點(diǎn)來說，高畸變率水平是導(dǎo)致數(shù)個(gè)影響生產(chǎn)力的問題的根本原因：
會導(dǎo)致為 OMV Petrom 站點(diǎn)和其他用戶供電的 110/20/6 kV 變電站中的斷路器意外跳閘
大諧波電流，會導(dǎo)致電力變壓器、電纜（包括中性導(dǎo)線）過熱
系統(tǒng)中的諧波會干擾電源電壓，致使敏感電子元件發(fā)生故障
增加有功功率損耗
導(dǎo)致有功和無功功率四象限系統(tǒng)的測量誤差
為解決這些嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，OMV Petrom 決議確定并部署一個(gè)合適的解決方案。OMV Petrom 推動落實(shí)了該決策，以提高生產(chǎn)的可靠性和效率，以及公用事業(yè)法規(guī)合規(guī)。
OMV Petrom 同意了能源效率領(lǐng)域的咨詢和工程公司 Servelect 提議的綜合電能質(zhì)量測量方案。按照該方案要求，需要記錄“獨(dú)立"生產(chǎn)部門的所有變電站（約50個(gè)）在不同運(yùn)行條件下的電能質(zhì)量。然后將記錄的數(shù)據(jù)交由 Servelect 和 TDK 專家進(jìn)行分析，并編制能源分析報(bào)告，詳細(xì)說明分析的總結(jié)結(jié)果。
PQSine® 提供補(bǔ)償電流以補(bǔ)償非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波。
詳細(xì)討論報(bào)告并確定主要電能質(zhì)量問題后，及時(shí)報(bào)有關(guān)當(dāng)局審批獲取所有必要許可，以便實(shí)施項(xiàng)目。
技術(shù)解決方案由Servelect 設(shè)計(jì)完成并經(jīng)過區(qū)域配電系統(tǒng)運(yùn)營商 (DSO) 批準(zhǔn)。該解決方案主要借助有源濾波器 (AHF) 來抑制諧波。AHF 是一種電能調(diào)節(jié)設(shè)備，能連續(xù)測量諧波并動態(tài)補(bǔ)償電流以降低諧波電流畸變率。在這個(gè)項(xiàng)目中，Servelect 選用了 TDK Electronics 的標(biāo)準(zhǔn)型 PQSine® 系列AHF，并定制了一個(gè)交鑰匙解決方案。圖 2 為PQSine® 的工作原理示意圖。
愛普科斯 (EPCOS) PQSine® 系列AHF安裝在特殊的空調(diào)開關(guān)柜中，不受環(huán)境因素影響。
經(jīng)過測量和綜合模擬后，Servelect確定了濾波器的最佳安裝位置。其中諧波畸變率和已安裝的負(fù)載是重要參考指標(biāo)。最終，Servelect在 50 個(gè)變電站中確定安裝AHF的最佳位置，以期降低中壓電網(wǎng)中的 THD 水平。
項(xiàng)目面臨的一項(xiàng)特殊挑戰(zhàn)是該地區(qū)的環(huán)境條件。AHF通常用于工業(yè)室內(nèi)環(huán)境，而偏遠(yuǎn)地區(qū)的石油生產(chǎn)現(xiàn)場的工作條件明顯更嚴(yán)苛。但在該項(xiàng)目中，AHF 機(jī)柜必須安裝在室外靠近油泵的位置。為此，TDK專門設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊機(jī)柜，以保護(hù)設(shè)備不受雨、雪和灰塵等外部因素影響，并安裝了熱交換器控制機(jī)柜內(nèi)溫度，確保AHF能在寒冷氣候和炎熱夏季都能可靠運(yùn)行（圖 3）。
為盡量不影響生產(chǎn)運(yùn)營，參與項(xiàng)目的各方就調(diào)試的緊迫時(shí)間表達(dá)成一致。調(diào)試團(tuán)隊(duì)的主要任務(wù)是 AHF 機(jī)柜的電氣連接并集成到 PQSine® 中的 HMI（人機(jī)界面）中的主要控制參數(shù)（見圖 4）。
系統(tǒng)設(shè)置時(shí)須輸入 CT 參數(shù)并選擇操作模式。PQSine® 系統(tǒng)可提供諧波補(bǔ)償、功率因數(shù)校正和平衡負(fù)載等諸多優(yōu)勢。
將 HMI 集成到 PQSine® 后，能設(shè)置控制參數(shù)并檢索數(shù)據(jù)。效果顯而易見：PQSine®將單相的 THD-I 值降低到僅 3.9% 到 4.4%。
愛普科斯 (EPCOS) PQSine® 大幅降低了 THD 值
首先，PQSine® 裝置的性能在調(diào)試期間得到證實(shí)。AHF 的電能質(zhì)量監(jiān)控屏可顯示各種參數(shù)，方便操作員查看系統(tǒng)性能。安裝 AHF 裝置后，低壓電網(wǎng)中的THD-I 值從高達(dá) 50% 降低到 4-10%。低壓電網(wǎng)中電能質(zhì)量的顯著改善同樣有助于減少中壓諧波失真并保持在限值以內(nèi)。另外，很大程度上減少甚至*消除了由電能質(zhì)量引起的負(fù)面影響。
AHF的用途并不僅限于此應(yīng)用，還廣泛適用于各種因高諧波負(fù)載導(dǎo)致電能質(zhì)量問題的場合，其典型應(yīng)用包括工業(yè)生產(chǎn)過程、石油和天然氣行業(yè)、數(shù)據(jù)中心、辦公樓、購物中心、水處理廠和可再生能源領(lǐng)域。