Penerapan singkat perangkat penyaringan aktif dalam sistem distribusi tenaga listrik di industri pengolahan air

Abstrak: Dalam sistem catu daya dan distribusi industri pengolahan air, peralatan beban seperti kipas aerasi, pompa pengangkat, dan peralatan dehidrasi lumpur terlibat, yang menyebabkan motor asinkron menghasilkan lebih banyak daya reaktif dan harmonisa dalam jumlah besar, sehingga menyebabkan sistem faktor daya menurun, dan Harmonisa menyebabkan kerusakan besar pada sistem distribusi tenaga listrik dan beban. Dalam hal ini, industri pengolahan air perlu lebih memperhatikan kualitas daya dan menggunakan perangkat penyaringan aktif untuk menyaring harmonisa, sehingga menghemat energi dan mengurangi konsumsi.

Kata kunci: sistem penyediaan dan distribusi tenaga listrik pada industri pengolahan air; harmonik; kualitas daya.

1. Karakteristik utama kualitas daya dalam industri pengolahan air:

1.1 Industri pengolahan air terus berkembang, dan pembangunan pabrik terus meningkat dari tahun ke tahun;

1.2 Beban seperti motor dan pompa air bekerja dalam waktu lama, faktor daya tinggi, dan kompensasi daya reaktif relatif stabil;

1.3 Sumber harmonik utama adalah konverter frekuensi, dan kandungan harmoniknya besar, sehingga peralatan penyaringan aktif perlu dikonfigurasi untuk kontrol harmonik.

2. Peralatan utama dalam industri pengolahan air

Peralatan berdaya tinggi utama di pabrik pengolahan limbah di industri pengolahan air meliputi kipas aerasi, pompa pengangkat, peralatan dehidrasi lumpur dan peralatan pengeringan lengkap, serta sistem AC besar, konverter frekuensi, dan peralatan ventilasi. Mekanisme konversi frekuensi dan komponen kontrol perangkat ini merupakan beban nonlinier yang khas. Harmonisa yang dihasilkan mengalir ke sistem distribusi tenaga listrik dan mencemari jaringan listrik. Mereka tidak hanya mempunyai dampak potensial pada peralatan kompensasi daya reaktif, tetapi juga mempengaruhi pengoperasian normal berbagai peralatan listrik, mengurangi efisiensi Sistem, dan meningkatkan biaya daya.

2.1 Kipas aerasi

Fungsi utama dari kipas aerasi pengolahan limbah adalah untuk memberikan oksigen ke kolam. Hal ini terutama digunakan di ruang pasir. Kipas aerasi dihubungkan dengan pipa, kemudian pipa dihubungkan dengan pelat aerasi pada bagian bawah tangki aerasi. Kipas aerasi meniupkan gas ke dalam tangki aerasi untuk menyediakan oksigen yang cukup untuk aktivitas mikroba dan mendorong reaksi kimia. Ketika kipas aerasi dihidupkan, faktor daya adalah 0,8 dan tingkat distorsi harmonik total hampir 30%.

2.2 Angkat pompa

Lift pump merupakan produk pompa yang mengintegrasikan pompa, motor, casing, dan sistem kendali. Fungsi utamanya adalah mengangkat air limbah hingga ketinggian tertentu dan menjalankannya sesuai metode aliran gravitasi. Ini dapat mengontrol volume air dan dengan demikian mengontrol konsentrasi limbah di tangki reaksi. , faktor daya pompa angkat adalah 0,75, dan tingkat distorsi harmonik hampir 30% hingga 40%.

2.3 Dehidrasi lumpur

Metode dehidrasi terutama meliputi pengeringan alami, dehidrasi mekanis, dan granulasi. Metode pengeringan alami dan metode dehidrasi mekanis cocok untuk lumpur limbah. Metode granulasi cocok untuk koagulasi dan sedimentasi lumpur. Peralatan dehidrasi lumpur terutama menghasilkan harmonik ke-5 dan ke-7. Faktor daya peralatan dehidrasi lumpur adalah 0,8, dan tingkat distorsi harmonik hampir 20%.

2.4 Konverter frekuensi

Fungsi utama konverter frekuensi adalah untuk mengubah frekuensi dan amplitudo catu daya motor AC, sehingga mengubah periode medan magnet pergerakannya untuk mencapai tujuan pengendalian kecepatan motor dengan lancar. Menggunakan fungsi soft start pada konverter frekuensi akan membuat arus start dimulai dari nol hingga nilai maksimum. Itu tidak melebihi arus pengenal, yang mengurangi dampak pada jaringan listrik dan kebutuhan kapasitas pasokan listrik, dan memperpanjang masa pakai peralatan dan katup. Inverter berkapasitas besar perlu digunakan dengan reaktor saluran masuk untuk secara efektif mencegah gangguan dan dampak komponen daya dan mencegah konflik dengan filter aktif untuk memperkuat harmonik. Faktor daya inverter adalah 0,9, dan tingkat distorsi harmonik total hampir 30%~ 50%.

3. Kasus dan solusi kualitas daya dalam industri pengolahan air

3.1 Fenomena kecelakaan

Ada trafo 2000kVA di pabrik pengolahan limbah di Hunan. Ada dua lemari kompensasi kapasitor di sisi tegangan rendah transformator. Kapasitas kompensasinya adalah 1000kVar. Kabinet dilengkapi dengan saklar kontaktor, dan keduanya dialihkan secara otomatis. Selama proses debugging dan pengoperasian instalasi pengolahan limbah, personel yang bertugas operasi menemukan bahwa satu set kapasitor dan reaktor terbakar di lemari kompensasi kapasitor ruang distribusi tegangan rendah selama pemeriksaan. Kapasitor dan reaktor lain yang tidak rusak dan telah dioperasikan ditemukan melalui pemeriksaan di tempat. Suhu semuanya antara 80 dan 100°C, dan kebisingan serta suhu transformator meningkat secara signifikan.

3.2 Analisis penyebab kerusakan lemari kapasitor

1）. Masalah kualitas komponen seperti kapasitansi dan reaktansi. Bagian dalam kapasitor diisi dengan lem hitam jelek, yang mudah mengembang dan menggembung jika terlalu panas; bahan luarnya terbuat dari casing besi, yang cocok di kota pesisir atau tempat dengan semprotan garam dan kabut yang tinggi; reaktor terbuat dari inti aluminium, dan antarmukanya teroksidasi dan meledak pada suhu tinggi;

2）. Masalah pengikatan konektor listrik selama konstruksi dan pemasangan di lokasi. Jika antarmuka longgar, titik koneksi akan dipanaskan secara lokal;

3）. Masalah pencocokan parameter kapasitansi dan reaktansi. Tingkat reaktansi seri tidak cocok. Misalnya, jika kapasitor dengan laju reaktansi 7% untuk 480V dan reaktor dengan laju reaktansi 14% untuk 525V digunakan, ketidaksesuaian antara kapasitansi dan reaktansi akan menyebabkan resonansi;

4）. Faktor lingkungan. Ketika suhu dan kelembaban lingkungan di lokasi berubah, parameter reaktansi kapasitif berubah, yang menyebabkan masalah deviasi reaktansi seri. Resonansi seri akan terjadi antara kapasitor dan reaktan, menyebabkan arus menjadi lebih besar dan menyebabkan pemanasan yang serius;

5）. Masalah resonansi paralel antara kabinet kapasitor dan beban yang dipicu oleh tegangan harmonik menyebabkan tegangan bus meningkat sehingga menyebabkan kerusakan kapasitor atau proteksi tegangan lebih atau kerusakan pada peralatan beban.

3.3 Solusi

Titik uji adalah outlet utama trafo. Berdasarkan hasil pengukuran aktual kualitas daya instalasi pengolahan limbah, outlet utama trafo terdapat harmonisa ke-5, ke-7, ke-11, dan ke-13. Total arus harmonik mencapai 200A, dan tingkat distorsi harmonik mencapai 200A. 27,6%. Pemeriksaan kapasitor, reaktansi, dan perangkat lain di lokasi menunjukkan bahwa kapasitor, reaktansi, dan perangkat lainnya berada dalam kondisi baik dan laju reaktansinya sesuai. Penyebabnya yang dianalisis adalah kebakaran pada saluran dan peralatan yang disebabkan oleh arus harmonik yang berlebihan. Terakhir, atas saran perusahaan kami, filter aktif 300A dipasang di sisi stopkontak trafo.

Saat ini, tingkat distorsi harmonik di tempat stabil di bawah 10%, dan kabinet kapasitor beroperasi dengan stabil untuk waktu yang lama.

Filter aktif APF mengadopsi mode kontrol digital penuh DSP+FPGA dan dihubungkan secara paralel dalam sistem untuk mengimbangi harmonik dan daya reaktif. Ia dapat sepenuhnya mengkompensasi harmonik ke-2 hingga ke-51 atau mengkompensasi harmonik tertentu; ia memiliki jembatan lengkap arus berlebih Lengan, perlindungan tegangan berlebih DC, dan fungsi perlindungan suhu berlebih perangkat; ia memiliki fungsi deteksi dan operasi otomatis, pemantauan pengukuran dan pengaturan nilai tetap; ia memiliki fungsi pembuangan panas yang cerdas dan pengaturan kecepatan stepless; ia memiliki fungsi ekspansi dinamis, mendukung plugging dan unplugging, dan mudah diganti.