Aplikasi singkat perangkat penyaringan aktif dalam sistem distribusi daya di industri pengolahan air

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

Kata kunci:sistem catu daya dan distribusi pada industri pengolahan air; harmonik; kualitas daya.

1. Karakteristik utama kualitas daya dalam industri pengolahan air:

1.1 Industri pengolahan air telah berkembang dengan mantap, dan pembangunan pabrik telah meningkat terus menerus 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 konten harmoniknya besar, sehingga peralatan penyaringan aktif perlu dikonfigurasi untuk kontrol harmonik.

2. Peralatan utama dalam industri pengolahan air

Peralatan berdaya tinggi utama dalam instalasi pengolahan limbah di industri pengolahan air meliputi kipas aerasi, pompa angkat, peralatan dehidrasi lumpur dan peralatan pengeringan lengkap, serta sistem pendingin udara besar, konverter frekuensi, dan peralatan ventilasi. Mekanisme konversi frekuensi dan komponen kontrol perangkat ini merupakan beban nonlinier yang umum. Harmonik yang dihasilkan mengalir ke sistem distribusi daya dan mencemari jaringan listrik. Harmonik tidak hanya berdampak potensial pada peralatan kompensasi daya reaktif, tetapi juga memengaruhi operasi normal berbagai peralatan listrik, mengurangi efisiensi Sistem, meningkatkan biaya daya.

2.1 Kipas aerasi

Fungsi utama kipas aerasi pengolahan limbah adalah untuk menyediakan oksigen ke kolam. Kipas ini terutama digunakan di ruang grit. Kipas aerasi dihubungkan ke pipa, kemudian pipa dihubungkan ke pelat aerasi di bagian bawah tangki aerasi. Kipas aerasi meniupkan gas yang masuk ke tangki aerasi untuk menyediakan oksigen yang cukup bagi aktivitas mikroba dan mendorong reaksi kimia. Saat kipas aerasi dinyalakan, faktor daya adalah 0,8 dan tingkat distorsi harmonik total hampir 30%.

2.2 Pompa angkat

Pompa angkat adalah produk pompa yang mengintegrasikan pompa, motor, casing, dan sistem kontrol. Fungsi utamanya adalah mengangkat limbah ke ketinggian tertentu dan membuatnya berjalan sesuai dengan metode aliran gravitasi. Pompa 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 mengubah frekuensi dan amplitudo catu daya motor AC, sehingga mengubah periode medan magnet bergeraknya untuk mencapai tujuan mengendalikan kecepatan motor dengan lancar. Menggunakan fungsi soft start dari konverter frekuensi akan membuat arus awal mulai dari nol hingga nilai maksimum. Itu tidak melebihi arus pengenal, yang mengurangi dampak pada jaringan listrik dan persyaratan pada kapasitas catu daya, 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 kabinet kompensasi kapasitor di sisi tegangan rendah trafo. Kapasitas kompensasinya adalah 1000kVar. Kabinet dilengkapi dengan sakelar kontaktor, dan keduanya diaktifkan secara otomatis. Selama proses debugging dan pengoperasian pabrik pengolahan limbah, personel tugas operasi menemukan bahwa satu set kapasitor dan reaktor terbakar di kabinet kompensasi kapasitor ruang distribusi tegangan rendah selama inspeksi. Kapasitor dan reaktor lain yang tidak rusak dan dioperasikan ditemukan melalui inspeksi di tempat. Suhu semuanya antara 80 dan 100°C, dan kebisingan serta suhu trafo meningkat secara signifikan.

3.2 Analisis penyebab kerusakan kabinet kapasitor

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

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

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

4）. Faktor lingkungan. Saat suhu dan kelembapan lingkungan di lokasi berubah, parameter reaktansi kapasitif berubah, yang menyebabkan masalah deviasi reaktansi seri. Resonansi seri akan terjadi antara kapasitor dan reaktan, yang 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, yang menyebabkan kerusakan kapasitor atau proteksi tegangan berlebih atau kerusakan pada peralatan beban.

3.3 Solusi

Titik uji adalah outlet utama transformator. Menurut hasil pengukuran aktual kualitas daya instalasi pengolahan limbah, outlet utama transformator berisi harmonik ke-5, ke-7, ke-11, dan ke-13. Total arus harmonik mencapai 200A, dan tingkat distorsi harmonik mencapai 200A. 27,6%. Pemeriksaan di tempat kapasitor, reaktansi, dan perangkat lain menemukan bahwa semuanya dalam kondisi baik dan tingkat reaktansinya cocok. Penyebabnya dianalisis menjadi kebakaran pada saluran dan peralatan yang disebabkan oleh arus harmonik yang berlebihan. Akhirnya, atas saran perusahaan kami, filter aktif 300A dipasang di sisi outlet transformator.

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

Filter aktif APF mengadopsi mode kontrol digital penuh DSP+FPGA dan dihubungkan secara paralel dalam sistem untuk mengompensasi harmonik dan daya reaktif. Filter ini dapat sepenuhnya mengompensasi harmonik ke-2 hingga ke-51 atau mengompensasi harmonik tertentu; filter ini memiliki fungsi perlindungan arus berlebih, perlindungan tegangan berlebih DC, dan perlindungan suhu berlebih pada Arm jembatan yang lengkap; filter ini memiliki fungsi deteksi dan pengoperasian otomatis, pemantauan pengukuran, dan pengaturan nilai tetap; filter ini memiliki fungsi pembuangan panas cerdas dan pengaturan kecepatan tanpa langkah; filter ini memiliki fungsi ekspansi dinamis, mendukung penyambungan dan pencabutan, serta mudah diganti.