Comment le contrôle harmonique et la compensation réactive de l'énergie peuvent-ils fonctionner ensemble pour améliorer la stabilité du système électrique?

Parmi les nombreux défis de la qualité de l'énergie auxquels sont confrontés les systèmes électriques modernes, la pollution harmonique et la puissance réactive insuffisante sont les deux problèmes de base qui affectent le plus gravement le fonctionnement stable du réseau électrique. Dans cet article, Geyue Electric, du point de vue professionnel d'un fabricant d'équipements de compensation de puissance réactifs à basse tension, nous explorerons profondément le mécanisme de travail collaboratif entre la technologie de contrôle harmonique et les systèmes de compensation de puissance réactive. Nous analyserons également en profondeur comment ce mécanisme de collaboration améliore la stabilité du système d'alimentation et systématiquement élaborer les avantages techniques et la valeur d'application de la nouvelle solution complète à travers des cas de pratique d'ingénierie.

Défis à la stabilité des systèmes électriques

Avec l'amélioration continue des niveaux d'automatisation industrielle et l'expansion à l'échelle soutenue de la nouvelle production d'énergie énergétique, les systèmes électriques modernes sont actuellement confrontés à des défis sans précédent en termes de qualité de l'énergie. L'application généralisée de charges non linéaires a conduit à une pollution harmonique de plus en plus sévère dans le réseau électrique, tandis que l'augmentation des charges inductives a provoqué la hausse de la demande de pouvoir réactif. Ces deux problèmes interagissent les uns avec les autres, menaçant conjointement le fonctionnement sûr et stable du système électrique.

Dans le domaine de la production industrielle, les charges non linéaires telles que l'équipement d'entraînement de fréquence variable, les dispositifs de redresseur et les fours à arc électrique génèrent une grande quantité de courant harmonique. Ces composants de courant à haute fréquence provoquent non seulement une surchauffe et un dysfonctionnement des équipements électriques, mais peuvent également déclencher une résonance du réseau, conduisant à des actions incorrectes des dispositifs de protection. Dans le même temps, la puissance réactive consommée par des équipements inductifs tels que les moteurs et les transformateurs entraînera une diminution du facteur de puissance, une augmentation des pertes de ligne et une augmentation des fluctuations de tension.

Ce qui est plus compliqué, c'est que le problème harmonique et le problème de la puissance réactive entrent souvent les uns avec les autres. Les condensateurs traditionnels de compensation réactive de puissance sont sujets à surcharger les dommages dans un environnement harmonique, tandis que les dispositifs de filtrage passif ne peuvent pas répondre à la demande de compensation de puissance réactive dynamique. Cette relation mutuellement restrictive rend difficile pour une seule solution de gouvernance de réaliser l'effet souhaité; Par conséquent, une voie technique d'optimisation collaborative doit être adoptée.

Le mécanisme d'interaction entre les problèmes de puissance harmonique et réactive

La propagation des courants harmoniques dans le système d'alimentation affecte considérablement les performances des dispositifs réactifs de compensation de puissance. Lorsqu'il y a de grands composants harmoniques dans le réseau électrique, les condensateurs de shunt peuvent ressentir une amplification harmonique. Cela se produit parce que les condensateurs peuvent former des circuits de résonance parallèles avec l'inductance du système à des fréquences harmoniques spécifiques, conduisant à une amplification de tension anormale dans les zones localisées. Cet effet résonnant accélère non seulement le vieillissement du diélectrique du condensateur, mais dans les cas graves, il peut également entraîner une rupture de l'isolation de l'équipement.

D'un autre côté, les fluctuations du pouvoir réactif affectent également l'efficacité du contrôle harmonique. Lorsque la pénurie de puissance réactive dans le système est importante, la tension du réseau connaîtra des fluctuations notables. Ces changements de tension modifieront les points de fonctionnement des charges non linéaires, affectant ainsi leurs caractéristiques d'émission harmoniques. En particulier dans le cas des charges inductives, les changements rapides de la demande de puissance réactive s'accompagnent souvent de fluctuations drastiques du spectre harmonique, ce qui impose des exigences plus élevées sur la réponse dynamique de l'équipement de contrôle harmonique.

Dans la pratique de l'ingénierie, il a été constaté que bien que les dispositifs de filtrage passif puissent filtrer les harmoniques spécifiques, ils introduiront une compensation réactive de puissance supplémentaire, ce qui peut entraîner une surexploitation dans le système. De plus, le dispositif de compensation réactif de type TSC traditionnel, qui utilise le mode de commutation de thyristor, a du mal à répondre aux exigences dynamiques de compensation des systèmes d'alimentation modernes en raison de sa vitesse de réponse lente. Ces limitations techniques nous incitent à rechercher des solutions de gouvernance collaboratives plus avancées.

Le principe et le plan de mise en œuvre de la technologie de gouvernance collaborative

L'application combinée deFiltres d'alimentation actifs (APF)etGénérateurs VAR statiques (SVG)représente actuellement la technologie de contrôle collaborative la plus avancée. Le filtre d'énergie actif utilise la technologie de conversion électronique de puissance et, par détection en temps réel du courant harmonique de la charge, génère un courant compensateur qui est opposé à celui-ci, réalisant l'élimination harmonique. Son avantage central réside dans la capacité de compenser simultanément toutes les fréquences harmoniques et de ne pas être affectées par les changements d'impédance du système.

Le générateur VAR statique, en tant que nouvelle génération de dispositif de compensation de puissance réactive dynamique, peut générer rapidement le courant réactif requis via un onduleur de type tension. Par rapport au dispositif TSC traditionnel, le SVG présente des avantages techniques tels que la vitesse de réponse rapide, la précision élevée de la compensation et la large plage de fonctionnement. Plus important encore, le SVG ne résonnera pas avec le système et peut toujours fonctionner de manière fiable dans un environnement harmonique.

L'intégration d'APF et de SVG sur la même plate-forme permet la construction d'un système complet de gestion de la qualité de l'énergie. Ce système obtient un contrôle coordonné par un contrôleur numérique à grande vitesse unifié, garantissant à la fois l'efficacité de la compensation harmonique et une régulation précise de la puissance réactive. Dans les applications de génie pratique, cette solution est particulièrement adaptée aux contextes industriels avec une pollution harmonique sévère et des fluctuations fréquentes de puissance réactive, telles que des aciéries, des ateliers de soudage, des usines de fabrication de semi-conducteurs, etc.

Analyse des cas de demande d'ingénierie

Le projet d'amélioration de la qualité de l'énergie dans l'atelier de revêtement d'une grande entreprise de fabrication automobile est un cas d'application typique de technologie de gouvernance collaborative. Cet atelier est équipé d'un grand nombre de dispositifs d'entraînement de fréquence variables. La distorsion harmonique totale mesurée du courant atteint 18%, et en raison de l'utilisation centralisée des moteurs asynchrones, le facteur de puissance moyen n'est que de 0,72. La solution traditionnelle, qui utilise des filtres LC discrets et des armoires de rémunération TSC, occupe non seulement une grande surface mais rencontre fréquemment des problèmes de résonance.

Le projet de rénovation adopte un système APF + SVG intégré, intégrant les fonctions de contrôle harmonique et réactive de la compensation de puissance sur une plate-forme unifiée. Une fois le système mis en service, le taux de distorsion harmonique actuel a chuté en dessous de 4 et le facteur de puissance est resté supérieur à 0,95. Les données mesurées ont montré que la consommation globale d'énergie du système diminuait de 15%, le taux de défaillance de l'équipement a diminué de 40% et que des avantages économiques importants ont été obtenus.

Un autre cas typique est le projet d'amélioration de la qualité d'énergie connectée au réseau d'une certaine centrale photovoltaïque. Pendant le processus de production d'énergie, l'onduleur photovoltaïque générera des ondes harmoniques spécifiques, et pendant le fonctionnement nocturne, il y aura un problème de transmission inverse de puissance réactive. Le projet a adopté un dispositif SVG avec une capacité de compensation bidirectionnelle, combiné à un module de filtre actif, pour atteindre les doubles fonctions du contrôle harmonique et de la réglementation réactive de l'énergie, répondant efficacement aux exigences de connexion du réseau de la société de réseau électrique.

Tendances et perspectives de développement technologique

Avec l'avancement continu de la technologie de l'électronique de puissance et le développement d'algorithmes de contrôle intelligents, la technologie collaborative pour l'atténuation harmonique et la rémunération réactive de l'énergie évolue vers des performances plus élevées et une plus grande intelligence. L'introduction de la technologie de l'intelligence artificielle permet aux dispositifs de compensation d'apprendre de manière autonome les caractéristiques de charge, de prédire les tendances harmoniques et d'atteindre le contrôle de la compensation préventive. L'application de la technologie Twin numérique permet d'optimiser les paramètres du système dans un environnement virtuel, réduisant considérablement le temps de débogage sur place.

La vulgarisation du concept de conception modulaire a apporté une fiabilité et une flexibilité plus élevées au système de gouvernance collaboratif. En combinant des unités d'alimentation standardisées, la capacité du système peut être configurée de manière flexible en fonction des besoins réels, et il est également pratique pour l'expansion et la maintenance ultérieures. Cette approche de conception est particulièrement adaptée au développement des entreprises avec des charges d'électricité en constante évolution.

Dans le domaine de la nouvelle énergie, en raison de la nature intermittente des sources d'énergie intermittentes telles que l'énergie éolienne et la puissance photovoltaïque, une nouvelle génération de systèmes de gouvernance collaborative développe des algorithmes de réponse dynamique plus rapides. Ces systèmes doivent non seulement gérer les problèmes de puissance harmoniques et réactifs courants, mais doivent également être en mesure de lisser les fluctuations de puissance de la production d'énergie renouvelable et de fournir les services de soutien nécessaires pour le réseau électrique.

En résumé, l'optimisation collaborative du contrôle harmonique et de la compensation réactive de puissance est un moyen efficace d'améliorer la stabilité du système électrique. Grâce à l'application intégrée de filtres à puissance actifs et de générateurs d'énergie réactifs statiques, la solution de compensation de puissance réactive à basse tension de Geyue Electric peut s'attaquer simultanément à deux principaux problèmes de qualité de l'énergie électrique: la pollution harmonique et la puissance réactive insuffisante. En tant que fabricant professionnel d'équipements de rémunération réactive, notre entreprise, Geyue Electric, continuera de promouvoir l'innovation technologique et de développer des solutions de contrôle collaboratives plus intelligentes et plus efficaces pour créer une plus grande valeur pour les utilisateurs et contribuer au fonctionnement sûr et stable du système d'alimentation. Si vous souhaitez prendre une vue de notre catalogue de produits le plus récent, veuillez nous contacter viainfo@gyele.com.cnpour référence.