Вернуться к старому виду сайта
Задать вопрос

или свяжитесь с нами по телефону +7 (495) 792-57-57

Защита от автоматического заполнения Введите символы с картинки*

* - обязательные поля

Силовая электроника
+7 (495) 792-57-57

Активные фильтры компании Danfoss уменьшают гармонические искажения при работе насосной станции от резервного генератора

Вода – жидкость, без которой невозможна жизнь человека. Главным вопросом для всех компаний водоснабжения общего пользования является обеспечение бесперебойной работы оборудования при любых условиях эксплуатации. Порой эта задача оказывается очень сложной, так как многие насосные станции находятся в труднодоступных местах. В таких случаях используются резервные генераторы, предотвращающие отключение электроэнергии и, следовательно, подачу воды. Активные фильтры VLT® Advanced Active Filter AAF 006 компании Danfoss гарантируют оптимальную работу генератора на заводе Bärenschleife.

Активные фильтры насосной станцииНаше существование немыслимо без воды. Человеческое тело состоит из нее на 50-60%.
Бесперебойная подача воды для промышленного и бытового водоснабжения также крайне важна. Помимо производства, вода используется для процессов очистки, ирригации и многих других.

Следовательно, перед муниципальными и местными органами власти стоит приоритетная задача обеспечения бесперебойной поставки чистой питьевой воды. Именно поэтому в рамках модернизации завода Bärenschleife, находящегося в районе г. Биркенфельд в земле Рейнланд-Палатинат (Германия), система водоснабжения была оснащена активным фильтром для оптимально работы генератора в аварийном режиме в дополнение к установленным преобразователям частоты VLT® и двум приводам VLT® Low Harmonic Drive компании Danfoss.

 

Резервное электроснабжение объектов, находящихся в труднодоступных местах

Шкаф с преобразователями частоты резервного электроснабжения объектов В целях обеспечения постоянного водоснабжения более 77 000 жителей г. Идар-Оберштайн, Баумхольдер, Биркенфельд и Геррштайн, админстрация городов совместно с плановым отделом инженерного общества IGB в г. Биркенфельде и специалистами Общества автоматизации и рационализации (A + R), разработали техническое решение для завода Bärenschleife. Данное решение подразумевает максимально эффективное использование двух питающих трансформаторов и резервного генератора, поскольку завод находится в лесу, довольно далеко от ближайшего города.

Системы, разработанные с функцией резервирования, обеспечивают постоянное водоснабжение. Два насоса мощностью по 250 кВт управляются преобразователями частоты серии VLT® Low Harmonic Drive. Остальные группы состоят из двух насосов мощностью 75 и 90 кВт каждый. В нормальном режиме два трансформатора питают все эти насосы одновременно. Возможны различные варианты работы в зависимости от необходимого объема воды – в т.ч. с помощью двух сообщающихся водонапорных емкостей. При выходе трансформаторов из строя или отключения основного источника питания генератор обеспечивает электропитание насосной станции для работы в аварийном режиме. Однако в таком случае возможна работа только определенной комбинации насосов: либо двух насосов по 75 кВт вместе либо одного насоса мощностью 75 кВт и одного – 90 кВт. При этом два мощных насоса по 250 кВт каждый с преобразователями частоты VLT Low Harmonic Drive должны быть отключены.

Различия между питанием от сети и от генератора

Преобразователи частоты генерируют низкочастотные гармонические излучения в виде гармонических искажений тока, которые выдаются в сеть, что отрицательно сказывается на работе системы. Помимо этого, гармонические искажения возникают из-за нелинейных нагрузок, создаваемых такими источниками как энергосберегающие лампы, импульсные источники питания. Все они производят гармонический ток, являющийся специфическим для устройства и зависящим от нагрузки.

Искажение напряжения происходит в данном случае от трансформатора или генератора.
Гармоники приводят к нарушению питания из-за индуктивной составляющей, которая также искажает напряжение.

Таким образом, потребители могут также являться причиной искажений, однако сами по себе искажения напряжения происходят только в сочетании с сопротивлением источника питания, то есть со всей системой. В «негибких» сетях это, как правило, не вызывает проблем, но если подключенные системы активно используют источники питания, это приведет к ухудшению качества сети. На заводе Bärenschleife компании A+R и Danfoss рассмотрели два варианта источников сети с их характерными особенностями – питание от трансформатора и от генератора.

Работа с трансформатором

Обычно трансформатор подключен к сети высокого или среднего напряжения. В таком случае эксперты говорят о "негибкой сети", которая состоит из комбинации взаимодействующих друг с другом различных систем электропитания, вплоть до генераторов электростанций. Трансформаторы преобразуют входное напряжение в низкое. Значения напряжения определяются коэффициентом трансформации, а частота сети фиксирована. На заводе Bärenschleife есть два трансформатора по 400В с мощностью 800 кВА и импедансом uK = 6,2%.

Индуктивность трансформатора низкого напряжения влияет на сопротивление источника питания. Также на него оказывают влияние мощность короткого замыкания и соединительные кабели. Индуктивность рассчитывается по данным трансформатора на основании импеданса uK.

Работа с генератором

Генератор с частотными преобразователями Если трансформаторы или источник питания выходят из строя, в качестве источника питания используется дизельный агрегат синхронного генератора с мощностью 380 кВА. Генератор в таком случае работает в "автономном режиме", т.е. без подключений к другой сети. Данный генератор сам определяет и регулирует значения напряжения и частоты. К примеру, заданы следующие значения параметров: 400 В / 50 Гц. Сопротивление источника питания и входная индуктивность определяют значение Xd′ (сверхпереходное реактивное сопротивление). Следует также отметить, что генератор, работающий на холостом ходу - с малой нагрузкой или без нее - уже может иметь существенное значение предварительной нагрузки источника питания.

Из этого описания следует, что существенная разница между режимами работы в плане гармоник происходит из-за индуктивности источника питания.

 

Гармонические искажения: возникновения и действия по их устранению

Поскольку искажения напряжения зависят от индуктивности сети, более высокие искажения возникают при больших значениях индуктивности. По этой причине, работа от генератора рассматривается как критическая, так как происходит гораздо большее искажение напряжения, чем при питании от трансформатора. Учитывая тот факт, что генераторы создают гораздо большее искажение, становится очевидным, что операторам завода и компании A+R крайне важно было принять меры по снижению гармоник. На заводе Bärenschleife два трансформатора мощностью 800 кВА заменяются генератором 380 кВА. Этим объясняется очень ограниченное применение насосов гораздо меньшей мощности.

Надежные и компактные устройства, оснащенные функцией перехода в «спящий» режим

Активные входные фильтры  VLT AAFКомпания А+ R выбрала активные входные фильтры VLT® Advanced Active Filter компании Danfoss, разработанные специально для использования совместно с генератором в целях минимизации нагрузки на сеть. Активный фильтр VLT® Advanced Active Filter AAF 006 с максимальным выходным током 190 А использует управляемые транзисторы в сочетании с современной микропроцессорной техникой. Фильтр позволяет бороться с гармониками и получать на выходе ток практически идеальной синусоидальной формы. Фильтр автоматически регулируется под любую степень нагрузки.

Модульная архитектура VLT® Advanced Active Filter AAF 006 аналогична конструкции преобразователя частоты. Фильтр обеспечивает высокую энергоэффективность, оснащен дружественным интерфейсом, и высокой степенью защиты корпуса. Данные фильтры могут применяться для компенсации гармонических искажений как от преобразователей частоты VLT®, так и от других источников помех.
Еще одним преимуществом является то, что они могут подключаться к любой точке цепи электропитания.

Для компании A+R была важна еще одна характеристика фильтров Danfoss: они оснащены встроенной функцией перехода в «спящий» (энергосберегающий) режим. При низкой нагрузке компенсация, как правило, не требуется, т.к. отсутствует риск для сети. Поскольку активный фильтр потребляет электроэнергию, он автоматически переходит в «спящий» режим, что позволяет избежать значительных энергозатрат. Включается данное устройство только в том случае, когда нагрузка превышает определенное пороговое значение.

Кроме того, в случае холостого хода генераторов существует риск, что регулятор генератора и регулятор фильтра AAF могут войти в автоколебания. Это может привести к броскам в сети, что негативно сказывается на ее качестве и приводит к колебаниям напряжения и частоты. «Спящий» режим также позволяет предотвратить данную ситуацию.

Подведение итогов

Снижение гармоник нелинейной нагрузки в сети насосной станцииСнижение гармоник нелинейной нагрузки в сети крайне важно, особенно в случае питания от генератора. Возможно оптимальное использование уже имеющихся генераторов, что позволяет сэкономить значительное количество средств. Это особенно выгодно в том случае, если используемый фильтр имеет функцию перехода в спящий режим, как, например, активные входные фильтры VLT® Advanced Active Filter AAF006. Данный режим позволяет отключать их при низкой нагрузке и тем самым экономить электроэнергию. Благодаря применению активных входных фильтров компании Danfoss эффективность и надежность работы завода Bärenschleife значительно возросла.

Разница в индуктивной нагрузке генератора и трансформатора
Данный пример наглядно иллюстрирует различие индуктивной нагрузки трансформатора и генератора мощностью 500 кВА оба.

Трансформатор
500кВА 400В/50Гц; uK = 4%

Генератор
500кВА 400В/50Гц; Xd′ = 14%

Значения Xd′ и uK сравниваются. При одинаковой мощности индуктивная нагрузка генератора в 3 или 4 раза больше индуктивной нагрузки трансформатора.

Расчет сетевой индуктивной нагрузки трансформатора:

Формула расчета сетевой индуктивной нагрузки трансформатора

Примечание: Наилучшее приближение без учета омической составляющей сопротивления обмотки. Аналог Xd′.