ハーモニック制御と反応性電力補償は、パワーシステムの安定性を高めるためにどのように連携できますか？

現代の電力システムが直面する多数の電力品質の課題の中で、高調波汚染と不十分な反応力が、電力網の安定した動作に最も深刻な影響を与える2つの中核的な問題です。この記事では、Geyue Electricでは、低電圧リアクティブ電力補償機器の製造業者の専門的な観点から、ハーモニック制御技術とリアクティブ電力補償システムの間の共同作業メカニズムを深く調査します。また、この共同メカニズムがパワーシステムの安定性をどのように強化し、エンジニアリングの実践ケースを通じて新しい包括的なソリューションの技術的な利点と適用価値について体系的に詳しく説明する方法を徹底的に分析します。

電力システムの安定性への課題

産業自動化レベルの継続的な改善と新しいエネルギー発電の持続的な規模の拡大により、現代の電力システムは現在、電力品質の点で前例のない課題に直面しています。非線形負荷の広範な適用により、電力網がますます重度の高調波汚染が発生しましたが、誘導負荷の増加により、反応力の需要が増加し続けています。これらの2つの問題は、互いに相互作用し、共同で電力システムの安全で安定した動作を脅かしています。

工業生産分野では、可変周波数駆動装置、整流器デバイス、電動炉などの非線形負荷が大量の高調波電流を生成します。これらの高周波電流コンポーネントは、電気機器を過熱して誤動作させるだけでなく、ネットワーク共鳴を引き起こし、保護装置の誤ったアクションにつながる可能性があります。同時に、モーターや変圧器などの誘導装置によって消費される反応性電力は、力率の減少、ライン損失の増加、電圧変動の増加につながります。

さらに複雑なのは、高調波の問題と反応性パワーの問題がしばしば互いに織り交ぜることです。従来の反応性電力補償コンデンサは、高調波環境での損傷を過負荷にする傾向がありますが、パッシブフィルタリングデバイスは動的な反応性電力補償の需要を満たすことができません。この相互に制限的な関係により、単一のガバナンスソリューションが望ましい効果を達成することが困難になります。したがって、共同最適化技術ルートを採用する必要があります。

高調波と反応性のパワーの問題の間の相互作用メカニズム

電力システムにおける高調波電流の伝播は、反応性電力補償装置の性能に大きく影響します。パワーグリッドに大きな高調波成分がある場合、シャントコンデンサは高調波増幅を経験する可能性があります。これは、コンデンサが特定の高調波周波数でシステムインダクタンスを備えた平行共振回路を形成し、局所的な領域で異常な電圧増幅をもたらす可能性があるために発生します。この共振効果は、コンデンサ誘電体の老化を加速するだけでなく、重度の場合には、機器の絶縁破壊にもつながる可能性があります。

一方、反応力の変動は、高調波制御の有効性にも影響します。システム内の反応性電力不足が重要な場合、グリッド電圧は顕著な変動を経験します。これらの電圧の変化は、非線形負荷の動作点を変化させ、それにより、それらの高調波放射特性に影響します。特に誘導負荷の場合、反応性電力需要の急速な変化は、しばしば高調波スペクトルの劇的な変動を伴い、高調波制御装置の動的な応答により高い要求を課します。

エンジニアリングの実践では、パッシブフィルタリングデバイスは特定の高調波を除外できるが、追加の反応性電力補償を導入することがわかっているため、システムの過剰補償につながる可能性があります。さらに、サイリスタスイッチングモードを使用する従来のTSCタイプのリアクティブ電力補償装置は、応答速度が遅いため、最新の電力システムの動的補償要件を満たすのが困難です。これらの技術的な制限により、より高度な共同ガバナンスソリューションを求めるようになります。

共同ガバナンステクノロジーの原則と実装計画

の合計アプリケーションアクティブパワーフィルター（APFS）そして静的varジェネレーター（SVG）現在、最も高度な共同制御技術を表しています。 Active Power Filterは、電子変換技術を採用し、負荷の高調波電流をリアルタイムで検出することにより、その反対の補償電流を生成し、高調波除去を達成します。その中心的な利点は、すべての高調波周波数を同時に補償し、システムインピーダンスの変化に影響を与えない能力にあります。

静的VARジェネレーターは、新世代の動的反応性電力補償装置として、電圧型インバーターを介して必要な反応電流を迅速に生成できます。従来のTSCデバイスと比較して、SVGには、応答速度が高速、高い補償精度、幅広い動作範囲などの技術的な利点があります。さらに重要なことは、SVGはシステムと共鳴せず、調和環境で確実に機能することです。

同じプラットフォームにAPFとSVGを統合することで、完全な電力品質管理システムを構築できます。このシステムは、統一された高速デジタルコントローラーを介して調整された制御を実現し、高調波補償の有効性と正確な反応性電力調節の両方を確保します。実際のエンジニアリングアプリケーションでは、このソリューションは、重度の高調波汚染や鉄鋼工場、溶接ワークショップ、半導体製造プラントなどの頻繁な反応性パワー変動を備えた産業環境に特に適しています。

エンジニアリングアプリケーションケースの分析

大規模な自動車製造企業のコーティングワークショップでの電力品質改善プロジェクトは、共同ガバナンステクノロジーの典型的なアプリケーションのケースです。このワークショップには、多数の可変周波数駆動装置が装備されています。電流の測定された総高調波歪みは18％に達し、非同期モーターの集中使用により、平均力率はわずか0.72です。個別のLCフィルターとTSC補償キャビネットを使用する従来のソリューションは、広い領域を占めるだけでなく、共鳴問題に頻繁に遭遇します。

Renovation Projectは、統合されたAPF + SVGシステムを採用し、統合されたプラットフォームに高調波制御とリアクティブ電力補償機能を統合します。システムが動作した後、現在の高調波歪み速度は4未満で低下し、力率は0.95を超えました。測定データは、システムの全体的なエネルギー消費量が15％減少し、機器の故障率が40％減少し、重大な経済的利益が達成されたことを示しました。

別の典型的なケースは、特定の太陽光発電所のグリッド接続された電力品質を改善するプロジェクトです。発電プロセス中に、太陽光発電インバーターは特定の高調波波を生成し、夜間の動作中に、反応性パワーリバーストランスミッションの問題があります。このプロジェクトは、アクティブなフィルターモジュールと組み合わせた双方向補償能力を備えたSVGデバイスを採用し、高調波制御とリアクティブな電力調整の二重関数を実現し、電力網会社のグリッド接続要件を効果的に満たしました。

技術開発の傾向と展望

パワーエレクトロニクス技術の継続的な進歩とインテリジェントコントロールアルゴリズムの開発により、調和の緩和と反応性電力補償のための共同技術は、より高いパフォーマンスとインテリジェンスの向上に向けて進化しています。人工知能技術の導入により、補償装置が荷重特性を自律的に学習し、高調波の傾向を予測し、予防的補償制御を達成することができます。デジタルツインテクノロジーの適用により、仮想環境でシステムパラメーターを最適化することができ、現場でのデバッグ時間を大幅に削減します。

モジュラーデザインコンセプトの普及により、共同ガバナンスシステムに対する信頼性と柔軟性が高まりました。標準化された電力ユニットを組み合わせることにより、システム容量は実際のニーズに応じて柔軟に構成できます。また、後の拡張とメンテナンスにも便利です。この設計アプローチは、絶えず変化する電力荷重を伴う企業の発展に特に適しています。

新しいエネルギーの分野では、風力発電や太陽光発電などの断続的なエネルギー源の断続的な性質により、新世代の共同ガバナンスシステムがより高速な動的応答アルゴリズムを開発しています。これらのシステムは、一般的な高調波と反応性のパワーの問題を処理する必要があるだけでなく、再生可能エネルギー生成の電力変動を滑らかにし、電力網に必要なサポートサービスを提供することもできなければなりません。

要約すると、高調波制御と反応性電力補償の共同最適化は、電力システムの安定性を高める効果的な方法です。アクティブな電力フィルターと静的反応性発電機の統合アプリケーションを通じて、Geyue Electricの低電圧反応性電力補償ソリューションは、2つの主要な電気エネルギー品質の問題、調和汚染と不十分な反応電力に同時に対処できます。リアクティブ電力補償機器の専門メーカーとして、当社のGeyue Electricは、技術革新を促進し続け、よりインテリジェントで効率的な共同制御ソリューションを開発して、ユーザーにとってより大きな価値を生み出し、電力システムの安全で安定した運用に貢献します。最新の製品カタログを見たい場合は、ご連絡くださいinfo@gyelele.com.cn参照用。