1.Giới thiệu: bối cảnh và ý nghĩa
1.1 Hiện trạng ô nhiễm sóng hài trong lưới điện
Với sự phát triển nhanh chóng của tự động hóa công nghiệp và công nghệ năng lượng mới, sự phổ biến của phụ tải phi tuyến (ví dụ: bộ biến tần, bộ chỉnh lưu, hồ quang điện, v.v.) trong lưới điện đã tăng lên đáng kể. Các thiết bị này tạo ra dòng điện hài đáng kể trong quá trình hoạt động, gây ra biến dạng dạng sóng điện áp, dao động điện áp, nhấp nháy và mất cân bằng ba{4}}pha. Theo thống kê, ô nhiễm sóng hài chiếm hơn 30% số vụ hỏng hóc của thiết bị công nghiệp, gây thiệt hại kinh tế trực tiếp hàng tỷ nhân dân tệ mỗi năm.
1.2 Vị trí cốt lõi của lò phản ứng-điện áp cao
-Lò phản ứng nối tiếp điện áp cao là thiết bị quan trọng giúp giải quyết ô nhiễm sóng hài và cải thiện chất lượng điện năng bằng cách sử dụng nguyên lý cộng hưởng nối tiếp để ngăn chặn sóng hài nối tiếp. Ứng dụng của nó có thể làm giảm đáng kể tổng độ méo hài, ổn định biên độ điện áp, tăng hệ số công suất và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Nó phù hợp với 519-2014 "Khuyến nghị thực hành về điều khiển hài hòa hệ thống điện và GB/T 14549-1993" Chất lượng điện-Hài hòa của Trung Quốc.
2. Nguyên lý hoạt động của Lò phản ứng nối tiếp điện áp cao-: Phân tích công nghệ triệt tiêu cộng hưởng nối tiếp
2.1 Lý thuyết cơ bản về cộng hưởng chuỗi
Khi một cuộn cảm (L) và một tụ điện (C) mắc nối tiếp thì tổng trở kháng được cho như sau:
Nguồn: Nguyên tắc phân tích mạch (Li Hansun)
2.2 Cơ chế triệt tiêu sóng hài
Bằng cách thiết kế các tham số của cuộn kháng (chẳng hạn như giá trị điện cảm L) để khớp tần số cộng hưởng fr với chuỗi hài đích (ví dụ: tần số cộng hưởng của sóng hài thứ năm là 250 Hz), một đường trở kháng-thấp được tạo ra cho sóng hài thứ năm để ngăn nó chạy vào lưới điện. Dữ liệu đo được cho thấy sau khi lắp đặt lò phản ứng, dòng điện hài bậc 5, tốc độ suy giảm có thể vượt quá 70%, THD có thể giảm từ 8% xuống dưới 3%.
Tham khảo: Nghiên cứu ứng dụng cuộn kháng nối tiếp trong việc triệt sóng hài (Luận văn Công nghệ điện tử)
3. Loại và lựa chọn lò phản ứng-điện áp cao: Phù hợp với các giải pháp lưới điện khác nhau
3.1 So sánh các loại kết cấu
LoạiDầu-Khô lò phản ứng ngâm-Hiệu suất tản nhiệt của lò phản ứng loại
Tuyệt vời (làm mát tuần hoàn dầu)
Sự khác biệt (phụ thuộc vào sự đối lưu không khí)
Phạm vi công suất
Lớn (thích hợp cho các tình huống điện áp cao và dòng điện cao)
Nhỏ (đối với trường hợp điện áp trung bình-và thấp{1}})
Môi trường phù hợp
Ngoài trời (yêu cầu thiết kế chống cháy nổ)
Trong nhà (cảnh đòi hỏi môi trường)
Chi phí sửa chữa
Cao (cần thay dầu thường xuyên và kiểm tra chất lượng dầu)
Thấp (không cần bảo trì{0}}miễn phí)
Tham khảo: Sổ tay kỹ thuật lò phản ứng của Siemens và ABB
3.2 Lựa chọn thông số chính
Tỷ lệ phản ứng (%): được chọn theo thứ tự hài hòa. Ví dụ, việc triệt tiêu năm sóng hài yêu cầu điện kháng 5% và triệt tiêu bảy sóng hài yêu cầu điện kháng 7%.
Dòng điện định mức và độ tăng nhiệt độ: phải phù hợp với khả năng tải để tránh quá nhiệt và hỏng hóc. IEC 60076-6 đặt giới hạn tăng nhiệt độ là 100K (nhiệt độ môi trường xung quanh 40 độ) cho lò phản ứng.
Nguồn: Máy biến áp và lò phản ứng điện IEC 60076-6
4.Vai trò cốt lõi của-Lò phản ứng dòng điện áp cao trong việc triệt tiêu sóng hài
4.1 Nghiên cứu trường hợp triệt tiêu hài cho tải phi tuyến
Ví dụ, sau khi lắp đặt lò phản ứng, phổ sóng hài do bộ biến tần tạo ra chủ yếu là sóng hài 5 và 7:
Dòng điện hài thứ năm giảm từ 120A xuống 35A với tỷ lệ suy giảm là 70,8%.
Dòng điện hài bậc 7 giảm từ 80A xuống 20A với tỷ lệ suy giảm 75%.
Nguồn: Báo cáo thử nghiệm hiện trường dự án triệt tiêu sóng hài của nhà máy thép
4.2 Ảnh hưởng của việc giảm méo hài tổng
Thông qua mô phỏng PSCAD/EMTDC, những thay đổi về giá trị THD trước và sau khi lắp đặt lò phản ứng như sau:
Cảnh trước khi lắp đặt Cảnh sau khi lắp đặt Tỷ lệ cải tiến Lưới điện khu công nghiệp
7.8%
2.9%
62.8%
Nhà máy năng lượng mới Kết nối lưới
6.5%
2.1%
67.7%
Nguồn: Mô phỏng PSCAD/EMTDC
V. Nâng cao toàn diện chất lượng điện lưới điện bằng các lò phản ứng dòng điện áp cao{1}}
5.1 Biến động điện áp và triệt tiêu nhấp nháy
Lò phản ứng ổn định biên độ điện áp bằng cách hấp thụ công suất phản kháng. Ví dụ: trong một dự án cải tạo-hiệu quả năng lượng trong khu công nghiệp, sau khi lắp đặt lò phản ứng:
phạm vi dao động điện áp giảm từ ±8% xuống ±3%.
Tuân thủ GB/T 12326-2008 các yêu cầu về chất lượng điện áp-Biến động điện áp và nhấp nháy.
Nguồn: Báo cáo kiểm toán năng lượng khu công nghiệp.
5.2 Cải thiện hệ số công suất và kéo dài tuổi thọ thiết bị
Lò phản ứng làm giảm tổn thất công suất phản kháng và cải thiện hiệu suất truyền tải đường dây. Dữ liệu đo được hiển thị:
Hệ số công suất tăng từ 0,75 lên 0,95 và tổn thất đường dây giảm 36%;
Máy biến áp, dây cáp và các thiết bị khác giảm nguy cơ quá nhiệt và có tuổi thọ trung bình từ 5 đến 8 năm.
Nguồn: báo cáo dự án cải tạo-tiết kiệm năng lượng của Trạm biến áp.
6. Lắp đặt và bảo trì các lò phản ứng-dòng điện áp cao: Chìa khóa để đảm bảo hoạt động ổn định và lâu dài-
6.1 Vị trí lắp đặt và thông số kỹ thuật đi dây
Lựa chọn vị trí: Được lắp đặt gần phía tải phi tuyến, rút ​​ngắn đường truyền sóng hài;
Phương pháp nối dây: Kết nối hình sao (Y) phù hợp với tải cân bằng ba pha-và kết nối tam giác (Δ) phù hợp để triệt tiêu sóng hài thứ ba.
Tham khảo: Thông số thiết kế thiết bị tụ điện Shunt GB 50227-2017
6.2 Kiểm tra định kỳ và xử lý lỗi
Điểm kiểm tra: Giám sát độ tăng nhiệt độ ( Nhỏ hơn hoặc bằng 100K), kiểm tra điện trở cách điện ( Nhỏ hơn hoặc bằng 100M), điều tra dị thường tiếng ồn ( Nhỏ hơn hoặc bằng 65dB);
Các lỗi thường gặp: Đoản mạch cuộn dây (40%), cách điện lão hóa (30%), cần bảo trì phòng ngừa thường xuyên.
Nguồn: Hướng dẫn sửa chữa lò phản ứng TBEA
7. Kết luận và triển vọng
7.1 Tính không thể thay thế
Lò phản ứng song song điện áp cao{0}}sử dụng nguyên lý cộng hưởng nối tiếp để triệt tiêu sóng hài một cách chính xác, trở thành thiết bị cốt lõi giúp cải thiện chất lượng điện lưới và đảm bảo thiết bị vận hành an toàn. Công nghệ này có độ chín cao và giá trị vượt trội so với số tiền bỏ ra. Nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, năng lượng mới và vận tải đường sắt.
7.2 Xu hướng tương lai
Giám sát thông minh: Công nghệ IoT tích hợp để thực hiện việc thu thập-dữ liệu theo thời gian thực và cảnh báo lỗi;
Ứng dụng vật liệu mới: phát triển lò phản ứng siêu dẫn nhiệt độ cao-để giảm tổn thất và tăng công suất.
Tài liệu tham khảo:
519-2014 Khuyến nghị thực hành điều khiển hài hòa của hệ thống điện
GB/T 14549-1993 Chất lượng điện-sóng hài
"Nguyên tắc phân tích mạch" (Li Hansun)
Hướng dẫn kỹ thuật lò phản ứng của Siemens và ABB
Báo cáo thử nghiệm hiện trường về kỹ thuật điều khiển sóng hài của nhà máy thép