Su arıtma endüstrisindeki güç dağıtım sistemlerinde aktif filtreleme cihazlarının kısa bir uygulaması

Soyut: Su arıtma sektörünün güç kaynağı ve dağıtım sisteminde havalandırma fanları, kaldırma pompaları, çamur dehidrasyon ekipmanları gibi yük ekipmanları yer almakta, bu da asenkron motorun daha fazla reaktif güç üretmesine ve çok sayıda harmonik oluşmasına neden olarak sistemin bozulmasına neden olmaktadır. güç faktörünün azalmasına ve Harmoniklerin güç dağıtım sistemlerine ve yüklere büyük zarar vermesine neden olur. Bu bağlamda, su arıtma endüstrisinin güç kalitesine daha fazla dikkat etmesi ve harmonikleri filtrelemek için aktif filtreleme cihazları kullanması, böylece enerji tasarrufu sağlaması ve tüketimi azaltması gerekmektedir.

Anahtar Kelimeler: su arıtma endüstrisinde güç kaynağı ve dağıtım sistemi; harmonikler; güç kalitesi.

1. Su arıtma endüstrisinde güç kalitesinin temel özellikleri:

1.1 Su arıtma endüstrisi istikrarlı bir şekilde gelişmiştir ve tesis inşaatı yıldan yıla istikrarlı bir şekilde artmıştır;

1.2 Motorlar ve su pompaları gibi yükler uzun süre çalışır, güç faktörü yüksektir ve reaktif güç kompanzasyonu nispeten stabildir;

1.3 Ana harmonik kaynağı frekans dönüştürücüdür ve harmonik içeriği büyüktür, bu nedenle aktif filtreleme ekipmanının harmonik kontrolü için yapılandırılması gerekir.

2. Su arıtma endüstrisindeki ana ekipmanlar

Su arıtma endüstrisindeki kanalizasyon arıtma tesislerindeki ana yüksek güçlü ekipmanlar arasında havalandırma fanları, kaldırma pompaları, çamur dehidrasyon ekipmanları ve komple kurutma ekipmanlarının yanı sıra büyük klima sistemleri, frekans dönüştürücüler ve havalandırma ekipmanları yer alır. Bu cihazların frekans dönüştürme mekanizmaları ve kontrol bileşenleri tipik doğrusal olmayan yüklerdir. Oluşturulan harmonikler güç dağıtım sistemine akar ve güç şebekesini kirletir. Bunlar yalnızca reaktif güç kompanzasyon ekipmanı üzerinde potansiyel bir etkiye sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda çeşitli elektrikli ekipmanların normal çalışmasını da etkileyerek Sistem verimliliğini azaltır ve güç maliyetlerini artırır.

2.1 Havalandırma fanı

Kanalizasyon arıtma havalandırma fanının ana işlevi havuza oksijen sağlamaktır. Esas olarak kum haznesinde kullanılır. Havalandırma fanı boruya bağlanır ve daha sonra boru, havalandırma tankının alt kısmındaki havalandırma plakasına bağlanır. Havalandırma fanı gazı üfler. Mikrobiyal faaliyetler için yeterli oksijeni sağlamak ve kimyasal reaksiyonları teşvik etmek amacıyla havalandırma tankına girer. Havalandırma fanı açıldığında güç faktörü 0,8 ve toplam harmonik bozulma oranı %30'a yaklaşmaktadır.

2.2 Kaldırma pompası

Kaldırma pompası, bir pompa, motor, muhafaza ve kontrol sistemini entegre eden bir pompa ürünüdür. Ana işlevi kanalizasyonu belirli bir yüksekliğe kaldırmak ve yerçekimi akış yöntemine göre akmasını sağlamaktır. Su hacmini kontrol edebilir ve böylece reaksiyon tankındaki atık su konsantrasyonunu kontrol edebilir. Kaldırma pompası güç faktörü 0,75'tir ve harmonik bozulma oranı yaklaşık %30 ila %40'tır.

2.3 Çamur susuzlaştırma

Dehidrasyon yöntemleri temel olarak doğal kurutma, mekanik dehidrasyon ve granülasyonu içerir. Arıtma çamurları için doğal kurutma yöntemi ve mekanik dehidrasyon yöntemi uygundur. Granülasyon yöntemi çamurun pıhtılaşması ve çökeltilmesi için uygundur. Çamur susuzlaştırma ekipmanı esas olarak 5. ve 7. harmonikler üretir. Çamur dehidrasyon ekipmanının güç faktörü 0,8'dir ve harmonik bozulma oranı yaklaşık %20'dir.

2.4 Frekans dönüştürücü

Frekans dönüştürücünün ana işlevi, AC motor güç kaynağının frekansını ve genliğini değiştirmek, böylece motor hızının sorunsuz bir şekilde kontrol edilmesi amacına ulaşmak için hareketli manyetik alanın periyodunu değiştirmektir. Frekans dönüştürücünün yumuşak başlatma fonksiyonunun kullanılması, başlatma akımının sıfırdan maksimum değere başlamasını sağlayacaktır. Nominal akımı aşmaz, bu da elektrik şebekesi üzerindeki etkiyi ve güç kaynağı kapasitesi gereksinimlerini azaltır ve ekipman ve vanaların servis ömrünü uzatır. Güç bileşenlerinin bozulmasını ve etkisini etkili bir şekilde önlemek ve harmonikleri yükseltmek için aktif filtrelerle çakışmaları önlemek için gelen hat reaktörlerinde büyük kapasiteli invertörlerin kullanılması gerekir. İnverterin güç faktörü 0,9'dur ve toplam harmonik bozulma oranı yaklaşık %30~%50'dir.

3. Su arıtma endüstrisinde güç kalitesi durumları ve çözümleri

3.1 Kaza olayları

Hunan'daki bir kanalizasyon arıtma tesisinde 2000kVA'lık bir transformatör bulunmaktadır. Transformatörün alçak gerilim tarafında iki adet kondansatör kompanzasyon kabini bulunmaktadır. Kompanzasyon kapasitesi 1000kVar'dır. Dolaplar kontaktör anahtarlamayla donatılmıştır ve her ikisi de otomatik olarak anahtarlanır. Atık su arıtma tesisinin hata ayıklama ve işletme sürecinde, işletme görevlisi personel, inceleme sırasında alçak gerilim dağıtım odasının kapasitör kompanzasyon kabininde bir dizi kapasitör ve reaktörün yandığını tespit etti. Yerinde yapılan incelemede hasar görmeden işletmeye alınan diğer kapasitör ve reaktörler de tespit edildi. Sıcaklıkların tümü 80 ila 100°C arasındadır ve transformatörün gürültüsü ve sıcaklığı önemli ölçüde artar.

3.2 Kapasitör kabinlerindeki hasar nedenlerinin analizi

1）. Kapasitans ve reaktans gibi bileşenlerin kalite sorunları. Kapasitörün içi, aşırı ısındığında genişlemesi ve şişmesi kolay olan zayıf siyah tutkalla doludur; dış malzeme kıyı kentleri veya yüksek tuz serpintisi ve sisin olduğu yerlere uygun demir kasadan yapılmıştır; reaktör alüminyum çekirdekten yapılmıştır ve arayüz oksitlenir ve yüksek sıcaklıklarda patlar;

2）. Sahada inşaat ve kurulum sırasında elektrik konnektörlerinin sabitlenmesi sorunları. Arayüz gevşekse bağlantı noktası yerel olarak ısınacaktır;

3）. Kapasitans ve reaktansın parametre eşleştirme problemi. Seri reaktans oranı eşleşmiyor. Örneğin, 480V için reaktans oranı %7 olan bir kapasitör ve 525V için reaktans oranı %14 olan bir reaktör kullanılırsa, kapasitans ile reaktansın uyumsuzluğu rezonansa yol açacaktır;

4）. Çevresel faktörler. Saha ortamının sıcaklığı ve nemi değiştikçe kapasitif reaktans parametreleri de değişir ve seri reaktans sapması sorununa yol açar. Kapasitörler ve reaktanlar arasında seri rezonans meydana gelecek ve akımın büyümesine ve ciddi ısınmaya neden olacaktır;

5）. Kondansatör kabini ile harmonik voltajın tetiklediği yük arasındaki paralel rezonans sorunu, bara voltajının yükselmesine neden olarak kondansatör hasarına veya aşırı voltaj korumasına veya yük ekipmanının hasar görmesine neden olur.

3.3 Çözümler

Test noktası transformatörün ana çıkışıdır. Atık su arıtma tesisinin güç kalitesine ilişkin gerçek ölçüm sonuçlarına göre, transformatörün ana çıkışında 5., 7., 11. ve 13. harmonikler bulunmaktadır. Toplam harmonik akım 200A'ya ulaşır ve harmonik bozulma oranı 200A'ya ulaşır. %27,6. Kapasitörlerin, reaktansların ve diğer cihazların yerinde incelenmesi, bunların iyi durumda olduğunu ve reaktans oranlarının eşleştiğini ortaya çıkardı. Sebebinin ise aşırı harmonik akım nedeniyle hatlarda ve ekipmanlarda çıkan yangın olduğu belirlendi. Son olarak firmamızın önerisi üzerine trafo çıkış tarafına 300A aktif filtre montajı yapılmıştır.

Şu anda, yerinde harmonik bozulma oranı %10'un altında sabittir ve kapasitör kabini uzun süre stabil çalışır.

APF aktif filtre, DSP+FPGA tam dijital kontrol modunu benimser ve harmonikleri ve reaktif gücü telafi etmek için sisteme paralel olarak bağlanır. 2. ila 51. harmonikleri tamamen telafi edebilir veya belirli harmonikleri telafi edebilir; tam bir köprü Kolu aşırı akım, DC aşırı voltaj koruması ve cihazın aşırı sıcaklık koruma fonksiyonlarına sahiptir; otomatik algılama ve çalıştırma, ölçüm izleme ve sabit değer ayarlama işlevlerine sahiptir; akıllı ısı dağıtımı ve kademesiz hız regülasyonu fonksiyonlarına sahiptir; Dinamik genişleme işlevine sahiptir, takmayı ve çıkarmayı destekler ve değiştirilmesi kolaydır.