Oberschwingungsprobleme sind häufige Probleme mit der Stromqualität in elektrischen Systemen. Sie beeinträchtigen nicht nur den normalen Gerätebetrieb, sondern können auch zu Energieverschwendung und Geräteschäden führen. Der einfachste Ansatz zur Harmonisierungsminderung umfasst die folgenden Schritte:
I. Die Ursachen der harmonischen Erzeugung verstehen
Oberwellen werden hauptsächlich durch nichtlineare Lasten wie Frequenzumrichter (VFDs), unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV), LED-Beleuchtung, Computer und andere elektronische Geräte erzeugt. Diese Geräte erzeugen im Betrieb nicht-sinusförmige Ströme und führen dadurch Oberschwingungen in das Stromnetz ein. Zu den üblichen harmonischen Ordnungen gehören die 3., 5., 7. und andere ungeradzahlige Harmonische.
II. Einfachste Methoden zur Harmonisierungsminderung
1. Erhöhen Sie die Kurzschlusskapazität des Systems
Durch die Verbesserung der Kurzschlusskapazität des Systems werden die harmonischen Spannungsverzerrungen reduziert. Dies kann durch die Auswahl größerer Transformatoren oder kürzere Stromversorgungsabstände erreicht werden. Diese Methode ist zwar unkompliziert, unterliegt jedoch den tatsächlichen Netzbedingungen.
2. Verteilen Sie nichtlineare Lasten optimal
Verteilen Sie nichtlineare Lasten gleichmäßig auf alle drei Phasen und vermeiden Sie eine Konzentration auf eine einzelne Phase. Dieser Ansatz erfordert keine zusätzliche Ausrüstung; Eine wirksame Abschwächung der Auswirkungen der dritten -Harmonischen wird durch eine ausgewogene Lastverteilung während des Verteilungsentwurfs erreicht.
3. Nutzen Sie Geräte zur Oberwellenunterdrückung
● Passive Filter (LC-Filter): Die einfachste und wirtschaftlichste Lösung zur Oberwellenunterdrückung. Diese Filter bestehen aus Induktivitäten und Kondensatoren und sind für bestimmte harmonische Frequenzen ausgelegt, um diese effektiv zu absorbieren. Beispielsweise kann ein 250-Hz-Filter so ausgelegt werden, dass er die 5. Harmonische unterdrückt.
● Aktive Filter (APF): Obwohl sie teurer sind, bieten sie eine einfache Installation und eine hohe Wirksamkeit. Sie eliminieren Oberschwingungen, indem sie kontinuierlich Oberschwingungsströme erkennen und Gegenkompensationsströme erzeugen, wodurch sie für Szenarien mit mehreren gleichzeitig auftretenden Oberschwingungen geeignet sind.
4. Auswahl von Low--Harmonischen Geräten
Priorisieren Sie bei der Anschaffung neuer Geräte Produkte mit der Kennzeichnung „Low Harmonic“ oder „Oberwellenunterdrückung“. Solche Geräte verfügen in der Regel über interne Maßnahmen wie PFC (Power Factor Correction), die die Erzeugung von Oberwellen an der Quelle reduzieren.
III. Praktische Empfehlungen
1. Priorisieren Sie die Behandlung primärer harmonischer Quellen
Identifizieren Sie primäre harmonische Quellen und ihre Frequenzen mithilfe von Netzqualitätsanalysatoren und konzentrieren Sie dann Ihre Ressourcen auf die Lösung wichtiger Probleme. Typischerweise sind 80 % der Oberschwingungsprobleme auf 20 % der Geräte zurückzuführen.
2. Einfache Modifikationslösungen
● Installieren Sie du/dt-Filter oder Sinusfilter am Ausgang von Frequenzumrichtern (VFDs).
● Fügen Sie Eingangsdrosseln zu Schaltnetzteilen (SMPS) hinzu.
● Versorgen Sie einphasige nichtlineare Lasten mit Transformatoren, die in Dreieckskonfiguration geschaltet sind, um Null-{1}-Oberwellen (z. B. Oberwellen 3. --Ordnung effektiv zu blockieren).
3. Regelmäßige Wartungskontrollen
Überprüfen Sie regelmäßig den Betriebszustand von Filtern und Kompensationsgeräten. Stellen Sie sicher, dass die Kondensatoren keine Ausbeulungen oder Undichtigkeiten aufweisen und die Drosseln nicht überhitzen. Eine einfache Wartung gewährleistet den langfristigen effektiven Betrieb von Geräten zur Oberwellenminderung.
IV. Vorsichtsmaßnahmen
1. Vermeiden Sie übermäßige Schadensbegrenzung; Halten Sie die Gesamtharmonische Verzerrung (THD) innerhalb des angemessenen Bereichs von 5 % bis 8 %.
2. Schadensbegrenzungspläne müssen die Auswirkungen von Hintergrundharmonischen im System berücksichtigen.
3. Einfache Methoden eignen sich möglicherweise nicht für alle Szenarien. Industrieumgebungen erfordern möglicherweise kombinierte Lösungen.
V. Kosten-Nutzenanalyse
Unter Berücksichtigung von Einfachheit und Wirtschaftlichkeit priorisieren Sie die Maßnahmen in der folgenden Reihenfolge:
1. Lastausgleich (kostenlos).
2. Installation von Eingangsreaktoren (kostengünstig).
3. Installation passiver Filter (mittlere Kosten).
4. Implementierung aktiver Filter (höhere Kosten).
Mit diesen Methoden können harmonische Probleme in den meisten Szenarien effektiv kontrolliert werden. Für praktische Anwendungen empfehlen wir, zunächst grundlegende Netzqualitätstests durchzuführen, um das Oberwellenspektrum zu identifizieren, bevor die am besten geeignete einfache Lösung zur Schadensbegrenzung ausgewählt wird. Nur für besonders komplexe harmonische Probleme sollten umfassende Lösungen in Betracht gezogen werden. Denken Sie daran, dass die einfachste Lösung oft die effektivste ist.