Krótki opis zastosowania aktywnych urządzeń filtrujących w systemach dystrybucji energii w przemyśle uzdatniania wody

Abstrakcyjny:W systemie zasilania i dystrybucji w przemyśle uzdatniania wody, urządzenia odbiorcze, takie jak wentylatory napowietrzające, pompy podnoszące i urządzenia do odwadniania osadu są zaangażowane, co powoduje, że silnik asynchroniczny generuje więcej mocy biernej i dużą liczbę harmonicznych, co powoduje zmniejszenie współczynnika mocy systemu, a harmoniczne powodują duże szkody w systemach dystrybucji energii i obciążeniach. W związku z tym przemysł uzdatniania wody musi zwracać większą uwagę na jakość energii i używać aktywnych urządzeń filtrujących w celu filtrowania harmonicznych, oszczędzając w ten sposób energię i zmniejszając zużycie.

Słowa kluczowe:systemy zasilania i dystrybucji energii w przemyśle uzdatniania wody; harmoniczne; jakość energii.

1. Główne cechy jakości energii w przemyśle uzdatniania wody:

1.1 Branża uzdatniania wody rozwija się systematycznie, a liczba budowanych zakładów zwiększa się z roku na rok;

1.2 Odbiorniki takie jak silniki i pompy wodne pracują przez długi czas, współczynnik mocy jest wysoki, a kompensacja mocy biernej jest stosunkowo stabilna;

1.3 Głównym źródłem harmonicznych jest przetwornica częstotliwości. Ponieważ zawartość harmonicznych jest duża, konieczne jest skonfigurowanie aktywnego sprzętu filtrującego w celu kontroli harmonicznych.

2. Główne urządzenia w przemyśle uzdatniania wody

Główny sprzęt dużej mocy w oczyszczalniach ścieków w branży uzdatniania wody obejmuje wentylatory napowietrzające, pompy podnoszące, sprzęt do odwadniania osadów i kompletny sprzęt do suszenia, a także duże systemy klimatyzacyjne, przetwornice częstotliwości i sprzęt wentylacyjny. Mechanizmy konwersji częstotliwości i elementy sterujące tych urządzeń są typowymi obciążeniami nieliniowymi. Wytworzone harmoniczne przepływają do systemu dystrybucji energii i zanieczyszczają sieć energetyczną. Mają one nie tylko potencjalny wpływ na sprzęt do kompensacji mocy biernej, ale także wpływają na normalną pracę różnych urządzeń elektrycznych, zmniejszając wydajność systemu, zwiększając koszty energii.

2.1 Wentylator napowietrzający

Główną funkcją wentylatora napowietrzającego oczyszczalni ścieków jest dostarczanie tlenu do basenu. Jest on głównie używany w komorze piaskowej. Wentylator napowietrzający jest podłączony do rury, a następnie rura jest podłączona do płyty napowietrzającej na dnie zbiornika napowietrzającego. Wentylator napowietrzający wdmuchuje gaz. Wchodzi on do zbiornika napowietrzającego, aby zapewnić wystarczającą ilość tlenu do aktywności mikrobiologicznej i promować reakcje chemiczne. Po włączeniu wentylatora napowietrzającego współczynnik mocy wynosi 0,8, a całkowity współczynnik zniekształceń harmonicznych wynosi prawie 30%.

2.2 Pompa podnosząca

Pompa podnosząca to produkt pompowy, który integruje pompę, silnik, obudowę i układ sterowania. Jego główną funkcją jest podnoszenie ścieków na określoną wysokość i sprawianie, że działają zgodnie z metodą przepływu grawitacyjnego. Może kontrolować objętość wody, a tym samym kontrolować stężenie ścieków w zbiorniku reakcyjnym. , współczynnik mocy pompy podnoszącej wynosi 0,75, a współczynnik zniekształceń harmonicznych wynosi prawie 30% do 40%.

2.3 Odwodnienie osadu

Metody odwadniania obejmują głównie suszenie naturalne, odwadnianie mechaniczne i granulację. Metoda suszenia naturalnego i metoda odwadniania mechanicznego nadają się do osadów ściekowych. Metoda granulacji nadaje się do koagulacji i sedymentacji osadów. Sprzęt do odwadniania osadów wytwarza głównie harmoniczne 5. i 7. Współczynnik mocy sprzętu do odwadniania osadów wynosi 0,8, a współczynnik zniekształceń harmonicznych wynosi prawie 20%.

2.4 Przetwornica częstotliwości

Główną funkcją przetwornicy częstotliwości jest zmiana częstotliwości i amplitudy zasilania silnika prądu przemiennego, zmieniając w ten sposób okres jego ruchomego pola magnetycznego, aby osiągnąć cel płynnego sterowania prędkością silnika. Użycie funkcji łagodnego startu przetwornicy częstotliwości spowoduje, że prąd rozruchowy zacznie się od zera do wartości maksymalnej. Nie przekracza prądu znamionowego, co zmniejsza wpływ na sieć energetyczną i wymagania dotyczące pojemności zasilania oraz wydłuża żywotność urządzeń i zaworów. Falowniki o dużej pojemności muszą być używane z dławikami linii przychodzącej, aby skutecznie zapobiegać zakłóceniom i wpływowi elementów mocy oraz zapobiegać konfliktom z aktywnymi filtrami w celu wzmocnienia harmonicznych. Współczynnik mocy falownika wynosi 0,9, a całkowity współczynnik zniekształceń harmonicznych wynosi prawie 30%~ 50%.

3. Przypadki i rozwiązania dotyczące jakości energii w branży uzdatniania wody

3.1 Zjawiska wypadkowe

W oczyszczalni ścieków w Hunan znajduje się transformator o mocy 2000 kVA. Po stronie niskiego napięcia transformatora znajdują się dwie szafy kompensacji kondensatorów. Pojemność kompensacji wynosi 1000 kVar. Szafy są wyposażone w przełączanie stycznikowe, a obie są przełączane automatycznie. Podczas procesu debugowania i obsługi oczyszczalni ścieków personel dyżurny stwierdził, że zestaw kondensatorów i dławików został spalony w szafie kompensacji kondensatorów w pomieszczeniu rozdzielczym niskiego napięcia podczas inspekcji. Inne kondensatory i dławiki, które nie zostały uszkodzone i zostały uruchomione, zostały znalezione podczas inspekcji na miejscu. Temperatury wynoszą od 80 do 100°C, a hałas i temperatura transformatora znacznie wzrosły.

3.2 Analiza przyczyn uszkodzeń szaf kondensatorowych

1）. Problemy z jakością komponentów, takich jak pojemność i reaktancja. Wnętrze kondensatora jest wypełnione kiepskim czarnym klejem, który łatwo się rozszerza i wybrzusza po przegrzaniu; materiał zewnętrzny wykonany jest z obudowy żelaznej, która jest odpowiednia w miastach nadmorskich lub miejscach o dużym zasoleniu i mgle; reaktor wykonany jest z rdzenia aluminiowego, a interfejs jest utleniany i wybucha w wysokich temperaturach;

2）. Problemy z mocowaniem złączy elektrycznych podczas budowy i instalacji na miejscu. Jeśli interfejs jest luźny, punkt połączenia będzie lokalnie podgrzewany;

3）. Problem dopasowania parametrów pojemności i reaktancji. Współczynnik reaktancji szeregowej nie jest dopasowany. Na przykład, jeśli kondensator o współczynniku reaktancji 7% dla 480 V i dławik o współczynniku reaktancji 14% dla 525 V są używane, niedopasowanie pojemności i reaktancji doprowadzi do rezonansu;

4）. Czynniki środowiskowe. Wraz ze zmianą temperatury i wilgotności otoczenia zmieniają się parametry reaktancji pojemnościowej, co prowadzi do problemu odchylenia reaktancji szeregowej. Rezonans szeregowy wystąpi między kondensatorami i reagentami, powodując zwiększenie prądu i poważne nagrzewanie;

5) Problem rezonansu równoległego między szafą kondensatora a obciążeniem wywołany napięciem harmonicznym powoduje wzrost napięcia magistrali, co powoduje uszkodzenie kondensatora lub zabezpieczenie przeciwprzepięciowe lub uszkodzenie sprzętu obciążeniowego.

3.3 Rozwiązania

Punktem testowym jest główne wyjście transformatora. Zgodnie z rzeczywistymi wynikami pomiarów jakości zasilania oczyszczalni ścieków, główne wyjście transformatora zawiera 5., 7., 11. i 13. harmoniczną. Całkowity prąd harmoniczny osiąga 200 A, a współczynnik zniekształceń harmonicznych osiąga 200 A. 27,6%. Kontrola na miejscu kondensatorów, reaktancji i innych urządzeń wykazała, że ​​są one w dobrym stanie, a współczynniki reaktancji są zgodne. Przyczyną był pożar w liniach i urządzeniach spowodowany nadmiernym prądem harmonicznym. Ostatecznie, na wniosek naszej firmy, po stronie wyjściowej transformatora zainstalowano filtr aktywny 300 A.

Obecnie współczynnik zniekształceń harmonicznych na miejscu jest stabilny i wynosi poniżej 10%, a obudowa kondensatorów pracuje stabilnie przez długi czas.

Aktywny filtr APF przyjmuje tryb pełnego sterowania cyfrowego DSP+FPGA i jest podłączony równolegle w systemie, aby kompensować harmoniczne i moc bierną. Może w pełni kompensować harmoniczne od 2. do 51. lub kompensować określone harmoniczne; ma kompletne zabezpieczenie nadprądowe Arm, zabezpieczenie przed przepięciem DC i funkcje zabezpieczenia przed przegrzaniem urządzenia; ma funkcje automatycznego wykrywania i obsługi, monitorowania pomiarów i ustawiania wartości stałych; ma funkcje inteligentnego rozpraszania ciepła i bezstopniowej regulacji prędkości; ma funkcję dynamicznej rozbudowy, obsługuje podłączanie i odłączanie i jest łatwy do wymiany.