Power Factor Kondensatoren und Oberwellenfilter – Anwendungshinweise

(Quelle : Eaton Blatt 35007 sieben 2011)

Harmonic Überlegungen

Eine Diskussion der Stromoberschwingungen System ist unvollständig ohne Diskussion der Auswirkungen von Leistungs-Kondensatoren. In einem Industriebetrieb Leistungsfaktor-Korrektur-haltige Kondensatoren, Oberschwingungsströme und Spannungen erheblich aufgrund der Wechselwirkung der Kondensatoren mit der Dienstleistung Transformator vergrößert. Dies wird als harmonische Resonanz-oder Parallelresonanz. Für eine typische Pflanze Leistungs-Kondensatoren enthalten, die Resonanzfrequenz (Frequenz, mit der Amplifikation auftritt,) fällt normalerweise in der Nähe der 5. bis zur 13. Harmonischen. Weil nichtlineare Lasten injizieren typischerweise Ströme am 5., 7th, 11ten und 13. Harmonischen, eine Resonanz oder nahezu resonanten Zustand wird oft, wenn die Laufwerke und Kondensatoren auf dem gleichen System installiert, Herstellung der Symptome und Probleme mit durchgebrannten Sicherungen, Kondensatoren beschädigt oder Fehler in anderen Abschnitten des elektrischen Verteilungssystems.

Beachten: Kondensatoren selbst keine Oberschwingungen verursachen, aber nur potenzielle harmonische Probleme verschärfen. Oft, harmonische bezogenen Probleme nicht "zeigen sich" bis Kondensatoren zur Leistungsfaktorkorrektur angewandt.

Es ist ein verbreiteter Irrtum, dass das Problem der Anwendung von Kondensatoren in harmonische Umgebungen beschränkt, um Probleme verursacht für den Kondensator selbst-, dass niedrigere Impedanz des Kondensators bei höheren Frequenzen verursacht eine Stromüberlastung in den Kondensator und, deshalb, müssen entfernt werden. Jedoch, der Kondensator / Ober Problem muss von einem Leistungssystem Standpunkt betrachtet werden. Der Kondensator-induzierte Zunahme der harmonischen Spannungen und Ströme auf dem System eines Anlage kann Probleme verursachen, während der Kondensator selbst innerhalb seiner akzeptabel derzeitige Bewertung bleibt.

Kondensator Banken und Transformers Kann Resonance Ursache

Kondensatoren und Transformatoren kann gefährlich Resonanzbedingungen zu schaffen, wenn Kondensatorbänke sind an der Service-Eingang installiert. Unter diesen Bedingungen, Oberschwingungen durch nichtlineare Geräte erzeugt werden, um ein Vielfaches verstärkt werden.

Problematisch Verstärkung von Oberschwingungen wird eher als mehr kVAR ist ein System, das eine erhebliche Menge an nichtlineare Last enthält, hinzugefügt.

Eine Schätzung der Oberwellenresonanzfrequenz wird durch Verwendung der folgenden Formel gefunden:

  • kVAsys = Kurzschluss-Kapazität des Systems
  • kVAR = Anzahl der Kondensator
  • kVAR auf der Linie
  • h = genannte harmonische Zahl ein 60 Hz Basis

Wenn h in der Nähe der Werte der Hauptoberschwingungen von einer nicht linearen Vorrichtung, dh erzeugt, 3, 5, 7, 11-Dann der Resonanzkreis wird sehr harmonische Verzerrung erhöhen.

Zum Beispiel, wenn eine Pflanze hat eine 1500 kVA Transformator mit 5-1/2% Impedanz und die Kurzschlussfestigkeit des Utility 48,000 kVA, dann kVAsys würde gleich 17,391 kVA.

Wenn 350 kVAR von Kondensatoren wurden verwendet, um Leistungsfaktor zu verbessern, h wäre:

 

Da h fällt direkt am 7. Harmonische, diese Kondensatoren könnte eine schädliche Resonanzbedingung zu schaffen, wenn nichtlineare Geräte in der Fabrik waren anwesend. In diesem Fall sollten die Kondensatoren nur angewendet werden, wie Oberwellenfilter Baugruppen.

Diagnose eines Mögliche Harmonics Verwandte Problem

Negative Symptome von Oberwellen auf Betriebsausstattung gehören gebrannte Sicherungen auf Kondensatoren, reduziert die Lebensdauer des Motors, falsche oder unerwünschte Operationen Sicherungen oder Leistungsschalter, verringerter Lebens oder erhöhte Rauschen in Transformatoren oder Fehlbedienung von elektronischen oder Mikroprozessor-Steuerungen. Wenn einer oder mehrere dieser Symptome mit Regelmäßigkeit auftritt, dann die folgenden Schritte unternommen werden sollte,.

  1. Wenn die Pflanze enthält Leistungs-Kondensatoren, der Strom in den Kondensatoren sollte mit einem "Echt-Effektivwert-Strommessgerät gemessen werden. Wenn dieser Wert höher ist als der Nennstrom des Kondensators bei der Systemspannung (durch >5% so), das Vorhandensein von Oberspannungsverzerrung wahrscheinlich.
  2. Führen Sie eine Papierprüfung harmonisch-Herstellung Lasten der Anlage und der Systemkonfiguration. Diese Analyse beginnt mit dem Sammeln von kVA oder PS-Daten auf allen großen nichtlinearen Geräte in der Anlage, Alle Kondensatoren, und Rating-Informationen zu Service-Eingang Transformator(s). Diese Daten werden analysiert, um zu bestimmen, ob die Bedingungen erfüllt sind, um ungünstige Ebenen von Harmonischen erzeugen.
  3. Wenn das elektrische Verteilungssystem ist komplex zB, mehrere Service-Eingänge, Kondensatoren verteilt oder, wenn das Papier Prüfung unvollständig oder als zu aufwendig, es, die endgültige Weg, um festzustellen, ob Oberwellen ein Problem verursacht, ist durch eine On-site-Anlage Prüfungs. Diese Prüfung beinhaltet eine Überprüfung der elektrischen Anlage Layout und Anschlusswerte, sowie Oberschwingungsmessungen an strategischen Standorten getroffen. Diese Daten können dann zusammengesetzt und analysiert werden, um eine klare und präzise Verständnis der Leistungssystem zu erhalten.

Die Beseitigung Harmonic Probleme

Bei Leistungsfaktor-Korrektur wird in Gegenwart von nicht-linearen Lasten erforderlich, oder die Höhe der harmonischen Verzerrungen müssen reduziert werden, um Probleme der Netzqualität lösen oder zu vermeiden, Strafen werden, die zuverlässigste, kostengünstigste Lösung ist häufig mit der Verwendung von Oberwellenfiltern realisiert.

Passive und Switched Oberschwingungsfilter

Ein Shunt Oberwellenfilter (sehen Abbildung 1) ist, im Wesentlichen, ein Kompensationskondensator verbunden mit einer Reihe Eisenkernreaktor. Ein Filter stellt Leistungsfaktorkorrektur bei der Grundfrequenz und wird eine Induktivität (wie ein Motor) bei höheren Frequenzen als seine "tuning Punkt." Die meisten Oberwellenfilter sind unterhalb der 5. Harmonischen abgestimmt. Deshalb, der Filter stellt eine induktive Impedanzpfad auf diese Ströme an harmonischen Frequenzen erstellt von fast allen dreiphasigen nichtlinearen Lasten (5th, 7th, 11th, 13th, usw.). Da die filter wird nicht bei diesen Frequenzen kapazitiv, die Anlage elektrische System nicht mehr bei diesen Frequenzen in Resonanz und die harmonischen Spannungen und Ströme nicht vergrößert.

 

Ein Shunt Oberwellenfilter leistet deshalb drei Dinge:

  1. Bietet Leistungsfaktorkorrektur.
  2. Verhindert harmonische Überspannungen aufgrund von Resonanz.
  3. Reduziert die Spannung Klirrfaktor und Transformatoroberschwingungsbelastung bei Frequenzen über seine Abstimmpunkt.

Unter manchen Umständen, eine harmonische Resonanzbedingung kann im Laufe der Zeit anfallen als Kondensatoren und nichtlineare Lasten werden in einer Anlage installiert. Der Austausch solcher Kondensatoren mit Oberwellenfilter, um ein Problem zu beheben kann teuer werden. Maßgeschneiderte Oberwellenfilter, die in der Lage, Probleme mit der Resonanz bei einer bestimmten Frequenz zugeordnet beseitigen und gleichzeitig eine extrem geringe Menge der Leistungsfaktor-Korrektur-Kapazität. Diese niedrigen kVAR Filter sind daher in der Lage, die gleiche Menge an Filterkapazität viel grßer als herkömmliche Filter bereitzustellen, aber bei geringeren Kosten.

Lösungen für Systeme mit hohen Ober

Wenn die Anlage Belastungen variieren, dann ein Schaltkondensator-/ Filterbank wird empfohlen. Für Systeme mit sehr unterschiedlichen Lasten, die harmonische Stornierung ist das primäre Ziel, Harmonic eine Korrektureinheit (HCU) empfohlen.