การประยุกต์ใช้แบบย่อของอุปกรณ์กรองแอ็คทีฟในระบบจ่ายไฟฟ้าในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ

เชิงนามธรรม:ในระบบจ่ายไฟและจ่ายไฟของอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ มีการใช้อุปกรณ์โหลด เช่น พัดลมเติมอากาศ ปั๊มยก และอุปกรณ์ขจัดตะกอน ซึ่งทำให้มอเตอร์อะซิงโครนัสสร้างกำลังปฏิกิริยาและฮาร์มอนิกจำนวนมากขึ้น ส่งผลให้ค่าตัวประกอบกำลังของระบบลดลง และฮาร์มอนิกส่งผลเสียร้ายแรงต่อระบบจ่ายไฟและโหลด ในเรื่องนี้ อุตสาหกรรมบำบัดน้ำจำเป็นต้องใส่ใจคุณภาพไฟฟ้ามากขึ้นและใช้เครื่องกรองแบบแอ็คทีฟเพื่อกรองฮาร์มอนิกออกไป ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานและลดการใช้ไฟฟ้า

คำสำคัญ:ระบบจ่ายและจำหน่ายไฟฟ้าในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ ฮาร์มอนิก คุณภาพไฟฟ้า

1. ลักษณะสำคัญของคุณภาพไฟฟ้าในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ:

1.1 อุตสาหกรรมการบำบัดน้ำพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และการก่อสร้างโรงงานเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทุกปี

1.2 โหลดต่างๆ เช่น มอเตอร์และปั๊มน้ำทำงานเป็นเวลานาน ค่าปัจจัยกำลังสูง และการชดเชยกำลังปฏิกิริยาค่อนข้างเสถียร

1.3 แหล่งฮาร์มอนิกหลักคือตัวแปลงความถี่ และเนื้อหาฮาร์มอนิกมีขนาดใหญ่ ดังนั้น อุปกรณ์กรองแบบแอ็คทีฟจำเป็นต้องได้รับการกำหนดค่าสำหรับการควบคุมฮาร์มอนิก

2. อุปกรณ์หลักในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ

อุปกรณ์กำลังสูงหลักในโรงบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ ได้แก่ พัดลมเติมอากาศ ปั๊มยก อุปกรณ์ขจัดตะกอน และอุปกรณ์อบแห้งแบบสมบูรณ์ รวมถึงระบบปรับอากาศขนาดใหญ่ ตัวแปลงความถี่ และอุปกรณ์ระบายอากาศ กลไกการแปลงความถี่และส่วนประกอบควบคุมของอุปกรณ์เหล่านี้เป็นโหลดแบบไม่เชิงเส้นทั่วไป ฮาร์มอนิกที่สร้างกระแสไหลเข้าสู่ระบบจ่ายไฟฟ้าและทำให้โครงข่ายไฟฟ้าปนเปื้อน สิ่งเหล่านี้ไม่เพียงส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ชดเชยกำลังปฏิกิริยาเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ทำให้ประสิทธิภาพระบบลดลง ต้นทุนพลังงานเพิ่มขึ้น

2.1 พัดลมระบายอากาศ

หน้าที่หลักของพัดลมเติมอากาศสำหรับบำบัดน้ำเสียคือการจ่ายออกซิเจนให้กับสระว่ายน้ำ โดยส่วนใหญ่ใช้ในห้องกรวดทราย พัดลมเติมอากาศเชื่อมต่อกับท่อ จากนั้นจึงต่อท่อเข้ากับแผ่นเติมอากาศที่ด้านล่างของถังเติมอากาศ พัดลมเติมอากาศจะเป่าก๊าซเข้าไปในถังเติมอากาศเพื่อให้มีออกซิเจนเพียงพอสำหรับกิจกรรมของจุลินทรีย์และส่งเสริมปฏิกิริยาเคมี เมื่อพัดลมเติมอากาศเปิดอยู่ ปัจจัยกำลังงานจะอยู่ที่ 0.8 และอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกรวมจะเกือบ 30%

2.2 ปั๊มยก

ปั๊มยกเป็นผลิตภัณฑ์ปั๊มที่รวมปั๊ม มอเตอร์ ปลอกหุ้ม และระบบควบคุมเข้าด้วยกัน หน้าที่หลักคือการยกน้ำเสียให้ถึงความสูงที่กำหนด และให้ไหลตามวิธีการไหลตามแรงโน้มถ่วง สามารถควบคุมปริมาณน้ำและควบคุมความเข้มข้นของน้ำเสียในถังปฏิกิริยาได้ ปัจจัยกำลังของปั๊มยกคือ 0.75 และอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกอยู่ที่ประมาณ 30% ถึง 40%

2.3 การกำจัดน้ำออกจากตะกอน

วิธีการขจัดน้ำส่วนใหญ่ประกอบด้วยการอบแห้งตามธรรมชาติ การขจัดน้ำด้วยเครื่องจักร และการย่อยเป็นเม็ด วิธีการอบแห้งตามธรรมชาติและการย่อยเป็นเม็ดเหมาะสำหรับตะกอนน้ำเสีย วิธีการย่อยเป็นเม็ดเหมาะสำหรับการตกตะกอนและการตกตะกอนของตะกอน อุปกรณ์ขจัดน้ำจากตะกอนส่วนใหญ่ผลิตฮาร์มอนิกที่ 5 และ 7 ปัจจัยกำลังของอุปกรณ์ขจัดน้ำจากตะกอนคือ 0.8 และอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกเกือบ 20%

2.4 เครื่องแปลงความถี่

หน้าที่หลักของตัวแปลงความถี่คือการเปลี่ยนความถี่และแอมพลิจูดของแหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์ AC จึงเปลี่ยนช่วงเวลาของสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์อย่างราบรื่น การใช้ฟังก์ชั่นการสตาร์ทแบบนุ่มนวลของตัวแปลงความถี่จะทำให้กระแสเริ่มต้นเริ่มจากศูนย์ถึงค่าสูงสุด โดยจะไม่เกินกระแสที่กำหนด ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อกริดไฟฟ้าและข้อกำหนดเกี่ยวกับความจุของแหล่งจ่ายไฟ และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และวาล์ว อินเวอร์เตอร์ความจุขนาดใหญ่จำเป็นต้องใช้กับเครื่องปฏิกรณ์สายเข้าเพื่อป้องกันการรบกวนและผลกระทบของส่วนประกอบพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และป้องกันความขัดแย้งกับตัวกรองแบบแอคทีฟเพื่อขยายฮาร์มอนิก ปัจจัยกำลังของอินเวอร์เตอร์คือ 0.9 และอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกรวมอยู่ที่ประมาณ 30%~50%

3. กรณีและโซลูชันด้านคุณภาพไฟฟ้าในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ

3.1 ปรากฏการณ์การเกิดอุบัติเหตุ

มีหม้อแปลง 2,000kVA ในโรงบำบัดน้ำเสียในหูหนาน มีตู้ชดเชยตัวเก็บประจุสองตู้ที่ด้านแรงดันต่ำของหม้อแปลง ความสามารถในการชดเชยคือ 1,000kVar ตู้ติดตั้งสวิตช์คอนแทคเตอร์และทั้งสองสวิตช์อัตโนมัติ ในระหว่างกระบวนการแก้ไขข้อบกพร่องและการทำงานของโรงบำบัดน้ำเสีย เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานพบว่าตัวเก็บประจุและเครื่องปฏิกรณ์ชุดหนึ่งถูกเผาไหม้ในตู้ชดเชยตัวเก็บประจุของห้องจ่ายแรงดันต่ำระหว่างการตรวจสอบ พบตัวเก็บประจุและเครื่องปฏิกรณ์อื่นๆ ที่ไม่ได้รับความเสียหายและถูกนำไปใช้งานได้จากการตรวจสอบในสถานที่ อุณหภูมิทั้งหมดอยู่ระหว่าง 80 ถึง 100°C และเสียงและอุณหภูมิของหม้อแปลงเพิ่มขึ้นอย่างมาก

3.2 การวิเคราะห์สาเหตุความเสียหายของตู้เก็บตัวเก็บประจุ

1) ปัญหาด้านคุณภาพของส่วนประกอบ เช่น ความจุและรีแอคแตนซ์ ภายในตัวเก็บประจุเต็มไปด้วยกาวสีดำคุณภาพต่ำ ซึ่งจะขยายตัวและโป่งพองได้ง่ายเมื่อได้รับความร้อนสูงเกินไป วัสดุภายนอกทำจากปลอกเหล็ก ซึ่งเหมาะสำหรับเมืองชายฝั่งทะเลหรือสถานที่ที่มีละอองเกลือและหมอกสูง เครื่องปฏิกรณ์ทำจากแกนอลูมิเนียม และอินเทอร์เฟซถูกออกซิไดซ์และระเบิดที่อุณหภูมิสูง

2） ปัญหาการยึดขั้วต่อไฟฟ้าในระหว่างการก่อสร้างและการติดตั้งในสถานที่ หากอินเทอร์เฟซหลวม จุดเชื่อมต่อจะได้รับความร้อนในพื้นที่

3) ปัญหาการจับคู่พารามิเตอร์ของความจุและรีแอคแตนซ์ อัตรารีแอคแตนซ์ของอนุกรมไม่ตรงกัน ตัวอย่างเช่น หากใช้ตัวเก็บประจุที่มีอัตรารีแอคแตนซ์ 7% สำหรับ 480V และเครื่องปฏิกรณ์ที่มีอัตรารีแอคแตนซ์ 14% สำหรับ 525V ความไม่ตรงกันของความจุและรีแอคแตนซ์จะทำให้เกิดการสั่นพ้อง

4) ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เมื่ออุณหภูมิและความชื้นของสภาพแวดล้อมในสถานที่เปลี่ยนแปลงไป พารามิเตอร์รีแอคแตนซ์แบบเก็บประจุจะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ส่งผลให้เกิดปัญหาการเบี่ยงเบนของรีแอคแตนซ์แบบอนุกรม การสั่นพ้องแบบอนุกรมจะเกิดขึ้นระหว่างตัวเก็บประจุและรีแอคแตนซ์ ทำให้กระแสไฟฟ้ามีขนาดใหญ่ขึ้นและเกิดความร้อนสูง

5） ปัญหาการสั่นพ้องขนานระหว่างตู้เก็บตัวเก็บประจุและโหลดที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิกทำให้แรงดันไฟฟ้าของบัสเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ตัวเก็บประจุเสียหายหรือมีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินหรืออุปกรณ์โหลดเสียหาย

3.3 โซลูชั่น

จุดทดสอบคือทางออกหลักของหม้อแปลง ตามผลการวัดจริงของคุณภาพไฟฟ้าของโรงบำบัดน้ำเสีย ทางออกหลักของหม้อแปลงประกอบด้วยฮาร์มอนิกที่ 5, 7, 11 และ 13 กระแสฮาร์มอนิกรวมถึง 200A และอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกถึง 200A 27.6% การตรวจสอบในสถานที่ของตัวเก็บประจุ รีแอคแตนซ์ และอุปกรณ์อื่นๆ พบว่าอยู่ในสภาพดีและอัตรารีแอคแตนซ์ตรงกัน สาเหตุได้รับการวิเคราะห์ว่าเกิดจากไฟไหม้ในสายและอุปกรณ์ที่เกิดจากกระแสฮาร์มอนิกที่มากเกินไป ในที่สุด ตามคำแนะนำของบริษัทของเรา ตัวกรองแอ็คทีฟ 300A ได้รับการติดตั้งที่ด้านทางออกของหม้อแปลง

ปัจจุบัน อัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกในสถานที่มีเสถียรภาพต่ำกว่า 10% และตู้เก็บตัวเก็บประจุทำงานได้อย่างเสถียรเป็นเวลานาน

ตัวกรองแอ็คทีฟ APF ใช้โหมดควบคุมดิจิทัลเต็มรูปแบบ DSP+FPGA และเชื่อมต่อแบบขนานในระบบเพื่อชดเชยฮาร์มอนิกและกำลังปฏิกิริยา สามารถชดเชยฮาร์มอนิกที่ 2 ถึง 51 ได้อย่างสมบูรณ์หรือชดเชยฮาร์มอนิกเฉพาะ มีฟังก์ชั่นป้องกันกระแสเกินของแขนสะพาน การป้องกันแรงดันไฟ DC เกิน และการป้องกันอุณหภูมิของอุปกรณ์เกิน มีฟังก์ชั่นตรวจจับและทำงานอัตโนมัติ การตรวจสอบการวัด และการตั้งค่าค่าคงที่ มีฟังก์ชั่นการกระจายความร้อนอัจฉริยะและการควบคุมความเร็วแบบไม่มีขั้นตอน มีฟังก์ชั่นการขยายแบบไดนามิก รองรับการเสียบและถอดปลั๊ก และเปลี่ยนได้ง่าย