Dans les systèmes électriques industriels modernes, l'utilisation généralisée des variateurs de fréquence (VFDS), équipement d'onduleur, et les charges non linéaires ont considérablement amélioré l'efficacité de la production et les économies d'énergie. Cependant, ces technologies introduisent également de graves distorsions harmoniques dans les systèmes de distribution électrique.
Industries telles que le traitement chimique, métallurgie, exploitation minière, et la production de carbure de calcium repose en grande partie sur des équipements électriques de haute puissance et des systèmes contrôlés par onduleur.. Sans contrôle harmonique approprié, des harmoniques excessives peuvent menacer la sécurité du transformateur, déstabiliser les systèmes électriques, augmenter les pertes d'énergie, et raccourcir la durée de vie des équipements.
En tant qu'ingénieur électricien senior chez CoEpower, Je partagerai un projet réussi d'atténuation des harmoniques mis en œuvre à l'usine de carbure de calcium Xinjiang Zhongtai Chemical Shengxiong. Cette étude de cas démontre comment le filtre harmonique actif intelligent de CoEpower (Ahf) La technologie a effectivement réduit la distorsion harmonique totale d'environ 35% en dessous 6%, améliorant considérablement la qualité de l'énergie et la stabilité opérationnelle.
Contexte du projet
Le projet d'usine de carbure de calcium Xinjiang Zhongtai Chemical Shengxiong comprend un grand nombre de systèmes de pompes à eau de haute puissance combinés à plusieurs convertisseurs de fréquence utilisés pour la régulation des pompes et le contrôle des processus..
Alors que la technologie des onduleurs améliore la flexibilité opérationnelle et l'efficacité énergétique, l’utilisation massive de convertisseurs de fréquence a généré une grave pollution harmonique dans tout le système de distribution basse tension 0,4 kV de l’usine.
Les courants harmoniques excessifs ont causé plusieurs problèmes majeurs:
- Grave distorsion de la forme d'onde du courant
- Risques de surchauffe du transformateur
- Augmentation des pertes du système
- Efficacité électrique réduite
- Dysfonctionnement potentiel de l’équipement
- Problèmes de sécurité électrique
- Instabilité du réseau de distribution d'électricité
Pour garantir un fonctionnement sûr et fiable à long terme, l'usine avait un besoin urgent d'une solution professionnelle de compensation harmonique.
Aperçu du système électrique
Le projet s'est concentré sur le système de distribution d'énergie basse tension de 0,4 kV de la section eau et gaz de la phase II..
Informations d'installation
Emplacement d'installation: Phase II Eau et Gaz Section I & II Armoires de distribution
Équipement installé: WK-400-APF44L/R Intelligent Filtres harmoniques actifs
Nombre d'unités: 2 Ensembles
Capacité totale installée: 400UN
Les systèmes APF ont été installés directement dans les armoires de distribution basse tension pour fournir une compensation harmonique centralisée pour les charges non linéaires en aval..
Problèmes harmoniques avant compensation
Avant l’activation des filtres actifs d’harmoniques, une grave distorsion harmonique a été observée dans tout le système électrique.
Caractéristiques harmoniques typiques
La forme d'onde du courant mesuré affiche un modèle de forme d'onde classique à deux têtes, ce qui est une indication typique de la distorsion dominante du 5ème harmonique générée par les convertisseurs de fréquence.
Les ordres harmoniques majeurs identifiés comprenaient:
- 5ème harmonique
- 7ème harmonique
- 11ème harmonique
- 13ème harmonique
Ces harmoniques sont courantes dans les systèmes d'onduleurs industriels utilisant des circuits redresseurs et des charges non linéaires..
Transformateur #1 Résultats de compensation harmonique
Après l'activation du système de filtre harmonique actif CoEpower, les performances électriques se sont considérablement améliorées.
Amélioration de la forme d'onde actuelle
La forme d'onde du courant déformée est revenue à une forme presque sinusoïdale après compensation.
Grâce à l'élimination des courants harmoniques:
- Courant apparent diminué
- Efficacité du système améliorée
- Conditions de chargement du transformateur améliorées
Les valeurs de courant RMS triphasé réduites d'environ 800A à environ 780A.
Performances de réduction du THDi
Avant indemnisation
THDi ≈ 35%
Après indemnisation
THDi ≈ 5.9%
Cela représente une amélioration majeure de la qualité globale de l’énergie.
Réduction du courant harmonique
La performance de compensation pour les ordres d'harmoniques majeurs a été très efficace.
5ème courant harmonique
Réduit de 248,2 A à 6,5 A
7ème courant harmonique
Réduit de 77,6 A à 3,1 A
11ème courant harmonique
Réduit de 58,3 A à 6,9 A
Le système APF a réussi à supprimer les harmoniques dominantes de faible ordre responsables de la distorsion du système..
Transformateur #2 Résultats de compensation harmonique
Après la mise en service du système de filtre harmonique actif intelligent CoEpower, les conditions électriques se sont considérablement améliorées.
Restauration de la forme d'onde actuelle
Le système APF a filtré efficacement la forme d'onde du courant déformée, le restaurer dans un état sinusoïdal.
Comme les courants harmoniques ont été éliminés:
- Courant apparent diminué
- Conditions de fonctionnement du transformateur améliorées
- Les pertes électriques ont été réduites
Les valeurs de courant RMS ont diminué d'environ 1 100 A à environ 1 000 A..
Résultats de réduction du THDi
Avant indemnisation
THDi ≈ 33%
Après indemnisation
THDi ≈ 6%
L'amélioration de la qualité de l'énergie a pleinement répondu aux exigences du projet.
Performances de suppression des harmoniques
5ème courant harmonique
Réduit de 308,7 A à 45,4 A
7ème courant harmonique
Réduit de 93,5A à 15A
Les courants harmoniques 11ème et 13ème ont également été considérablement réduits.
Ces résultats démontrent clairement l’efficacité de la technologie intelligente de compensation harmonique de CoEpower.
Résumé du projet
Suite à l’installation des équipements intelligents de compensation harmonique active CoEpower, le problème de distorsion harmonique dans le système de distribution basse tension de 0,4 kV de l'usine de carbure de calcium Xinjiang Zhongtai Chemical Shengxiong a été considérablement amélioré.
Le projet réalisé:
- Réduction du THDi d’environ 35% en dessous 6%
- Suppression importante du 5ème, 7ème, 11ème, et 13ème harmoniques
- Conditions de fonctionnement améliorées du transformateur
- Courant apparent réduit
- Sécurité améliorée du système électrique
- Stabilité accrue du système électrique
Le succès de ce projet démontre une fois de plus l'efficacité et la fiabilité des solutions de filtre harmonique actif CoEpower dans les applications industrielles lourdes..
Conclusion
Alors que les installations industrielles continuent d’adopter des équipements pilotés par onduleur et des systèmes automatisés, la distorsion harmonique devient un défi de plus en plus important en matière de qualité d’énergie.
Cette étude de cas réussie à l'usine de carbure de calcium Shengxiong de Xinjiang Zhongtai Chemical met en évidence comment les filtres harmoniques actifs intelligents CoEpower peuvent résoudre efficacement de graves problèmes d'harmoniques et améliorer la fiabilité à long terme des systèmes électriques industriels..
En réduisant la distorsion harmonique de 35% en dessous 6%, le projet a considérablement amélioré la sécurité des transformateurs, qualité d'alimentation optimisée, et une stabilité opérationnelle améliorée.
Si votre installation subit une distorsion harmonique, THDi excessif, ou des problèmes de qualité de l'énergie causés par des charges non linéaires, CoEpower peut fournir une analyse harmonique personnalisée et des solutions avancées d'atténuation des harmoniques adaptées à votre application..
Pour plus d'informations sur les systèmes de compensation des harmoniques industrielles, visitez le site officiel de CoEpower: https://www.coepowers.com/
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