APF έναντι AHF έναντι SVG: Ποια Συσκευή Ποιοτικής Ισχύος Χρειάζεστε;

Σύνοψη. Η κατανόηση των διαφορών μεταξύ APF, AHF και SVG αποτρέπει το πιο δαπανηρό λάθος στην προμήθεια ποιότητας ισχύος: την αγορά μιας συσκευής που λύνει ένα πρόβλημα που η μονάδα δεν έχει. Και οι τρεις χρησιμοποιούν μετατροπείς IGBT και όλες μοιάζουν παρόμοιες σε έναν κατάλογο, αλλά ένα ενεργό φίλτρο ισχύος στοχεύει στην παραμόρφωση του ρεύματος, ένα ενεργό αρμονικό φίλτρο στοχεύει στις αρμονικές και συχνά στην άεργη ισχύ επίσης, και μια γεννήτρια στατικών VAR στοχεύει στην υποστήριξη τάσης και στην αντιστάθμιση άεργης ισχύος σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα. Αυτή η σύγκριση εξηγεί τους στόχους ελέγχου, τις τυπικές ονομαστικές τιμές και τα σημεία μέτρησης κάθε συσκευής, δείχνει πού επικαλύπτονται οι λειτουργίες τους και παρέχει μια διαδρομή επιλογής για μονάδες που χρειάζονται περισσότερες από μία δυνατότητες. Καλύπτει επίσης υβριδικές διατάξεις όπου ένα AHF χειρίζεται τις αρμονικές στην πλακέτα, ενώ ένα SVG διαχειρίζεται την άεργη ισχύ στον εισερχόμενο σύνδεσμο.

Τι είναι τεχνικά τα APF, AHF και SVG;

Και οι τρεις συσκευές είναι μετατροπείς πηγής τάσης συνδεδεμένοι παράλληλα με το δίκτυο. Ένα ενεργό φίλτρο ισχύος (APF) μετρά το ρεύμα φορτίου, εξάγει το συνιστώσα παραμόρφωσης και εισάγει ένα αντίθετο ρεύμα, έτσι ώστε το ρεύμα τροφοδοσίας να γίνεται ημιτονοειδές. Ένα ενεργό αρμονικό φίλτρο (AHF) εκτελεί την ίδια λειτουργία με ρητή επιλογή αρμονικής τάξης και στις περισσότερες σύγχρονες οικογένειες προϊόντων παρέχει επίσης άεργο ρεύμα, εξισορρόπηση φορτίου και, σε ορισμένα μοντέλα, υποστήριξη τρεμοπαίγματος σε χαμηλή τάση.

Μια γεννήτρια στατικών VAR (SVG) μοιράζεται την τοπολογία του μετατροπέα, αλλά με διαφορετικό στόχο ελέγχου. Ρυθμίζει το άεργο ρεύμα για να διατηρήσει την τάση, να βελτιώσει τον συντελεστή ισχύος και να καταστείλει το τρεμόπαιγμα. Η ονομαστική του τιμή εκφράζεται σε kVAr ή MVA αντί για αμπέρ αρμονικού ρεύματος, και εφαρμόζεται συνήθως σε μεσαία τάση (6 kV έως 35 kV) για ανανεώσιμες μονάδες, υποσταθμούς και βαριά βιομηχανία. Σε χαμηλή τάση, το όριο μεταξύ ενός AHF και ενός SVG γίνεται ασαφές, επειδή ένα σύγχρονο AHF με άεργη δυνατότητα μπορεί να κάνει πολλά από αυτά που κάνει ένα μικρό LV SVG.

Η πρακτική διαφορά είναι η ποσότητα που μετρά και ελέγχει κάθε συσκευή. Ένα AHF μετρά τις αρμονικές του ρεύματος φορτίου και τις ρυθμίζει. ένα SVG μετρά την τάση και ρυθμίζει την άεργη έξοδο. Ένα APF είναι συχνά το ίδιο υλικό με ένα AHF με απλούστερο στόχο ελέγχου, γι' αυτό οι δύο όροι χρησιμοποιούνται εναλλακτικά σε ορισμένες αγορές και διακριτά σε άλλες. Κατά τη σύγκριση προσφορών, ρωτήστε τι ελέγχει πραγματικά η συσκευή, σε ποιο σημείο μέτρησης και τι συμβαίνει σε αυτόν τον έλεγχο όταν ενεργοποιούνται οι άλλες λειτουργίες.

Οι ονομαστικές τιμές λένε την υπόλοιπη ιστορία. Τα LV AHFs είναι συνήθως 15–600 A ρεύματος αντιστάθμισης σε 380–690 V. Τα LV SVGs καλύπτουν δεκάδες έως μερικές εκατοντάδες kVAr. Τα MV SVGs φτάνουν δεκάδες MVA σε διαμορφώσεις cascaded H-bridge. Ένα AHF 100 A στα 400 V αντιστοιχεί σε περίπου 69 kVAr χωρητικότητας μετατροπέα, γεγονός που καταδεικνύει γιατί οι δύο οικογένειες προϊόντων κλιμακώνονται τόσο διαφορετικά.

Η χωρητικότητα του μετατροπέα μοιράζεται, όχι αθροίζεται. Μια συσκευή 100 A στα 400 V έχει περίπου 69 kVAr φαινομενικής χωρητικότητας μετατροπέα. Εάν εισάγει 60 A αρμονικού ρεύματος και 40 A άεργου ρεύματος, το διανυσματικό άθροισμα πρέπει να παραμένει εντός της ονομαστικής τιμής. Τα φύλλα μάρκετινγκ που αναφέρουν ξεχωριστά μέγιστο αρμονικό ρεύμα και μέγιστο άεργο ρεύμα αποκρύπτουν αυτόν τον περιορισμό, και αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος λόγος για τον οποίο μια πολυλειτουργική συσκευή υποαποδίδει σε σχέση με το φύλλο προδιαγραφών της σε μια πραγματική μονάδα.

Γιατί η επιλογή της λανθασμένης συσκευής είναι ένα δαπανηρό λάθος

1. Τα προβλήματα τάσης δεν είναι προβλήματα αρμονικών. Μια μονάδα με σταθερό συντελεστή ισχύος 0,86 και σταθερή τάση χρειάζεται αντιστάθμιση άεργης ισχύος, όχι αρμονικό φιλτράρισμα. Η εγκατάσταση ενός AHF για τη διόρθωση προστίμου συντελεστή ισχύος σπαταλά χωρητικότητα μετατροπέα σε άεργο ρεύμα που μια τραπεζα πυκνωτών ή ένα SVG θα μπορούσε να παρέχει φθηνότερα.

2. Τα προβλήματα αρμονικών δεν εξαφανίζονται με άεργες συσκευές. Μια τραπεζα πυκνωτών βελτιώνει τον συντελεστή ισχύος και μπορεί να ενισχύσει την 5η ή 7η αρμονική εάν η αποσυντονισμός είναι λανθασμένος. Μια μονάδα που εγκατέστησε πυκνωτές για να διορθώσει ένα πρόστιμο PF και στη συνέχεια μέτρησε χειρότερη παραμόρφωση έχει μάθει αυτό το μάθημα δαπανηρά.

3. Τα σημεία μέτρησης καθορίζουν το αποτέλεσμα. Ένα AHF ρυθμίζει το ρεύμα στη δική του θέση CT. Εάν το CT βρίσκεται στην πλακέτα, αλλά ο μετρητής της εταιρείας κοινής ωφέλειας βρίσκεται στη δευτερεύουσα του μετασχηματιστή, τα μη αντισθμισμένα φορτία ανάντη παραμένουν στη μέτρηση συμμόρφωσης. Ένα SVG στον εισερχόμενο σύνδεσμο μετρά την τάση, οπότε ο στόχος του ευθυγραμμίζεται φυσικά με τη μέτρηση της εταιρείας κοινής ωφέλειας. Η αντιστοίχιση της συσκευής με το σημείο μέτρησης είναι εξίσου σημαντική με την αντιστοίχιση της λειτουργίας με το πρόβλημα.

4. Η κλίμακα καθορίζει την οικονομία. Για ένα αρμονικό φορτίο 200 A στα 400 V, ένα APF ονομαστικής τιμής 50A–600A είναι η άμεση απάντηση. Για μια απαίτηση άεργης ισχύος 20 Mvar στα 35 kV, ένα SVG μεσαίας τάσης είναι η μόνη πρακτική επιλογή. Η προσπάθεια κάλυψης μιας μεγάλης άεργης ανάγκης με στοιβασμένα φίλτρα χαμηλής τάσης είναι δαπανηρή και μηχανικά άβολη.

5. Οι συνδυασμένες εργασίες απαιτούν ρητή προδιαγραφή. Μια συσκευή που ισχυρίζεται ότι κάνει αρμονικές, PF και εξισορρόπηση πρέπει να δηλώνει την υποβάθμιση όταν και οι τρεις λειτουργούν ταυτόχρονα. Ορισμένες μονάδες παρέχουν πλήρες αρμονικό ρεύμα μόνο όταν η άεργη έξοδος είναι μηδέν. Ζητήστε την καμπύλη συνδυασμένης εργασίας, όχι τη μέγιστη τιμή κάθε λειτουργίας.

6. Τα πρότυπα διαφέρουν ανάλογα με τη λειτουργία. Τα αρμονικά όρια προέρχονται από το IEEE 519 ή τη σειρά IEC 61000. τα όρια τάσης και τρεμοπαίγματος προέρχονται από το IEC 61000-3-3 και τους εθνικούς κώδικες δικτύου. Μια συσκευή που συμμορφώνεται με έναν στόχο μπορεί να μην έχει αποδείξεις για τον άλλο, κάτι που έχει σημασία κατά την επιθεώρηση.

7. Ο κύκλος ζωής και τα ανταλλακτικά διαφέρουν ανάλογα με την οικογένεια προϊόντων. Οι μονάδες φίλτρων χαμηλής τάσης είναι αναλώσιμα είδη στον κατάλογο ενός διανομέα. τα υποσυστήματα MV SVG είναι στοιχεία έργου με μεγάλους χρόνους παράδοσης. Μια μονάδα που τυποποιείται σε φιλτράρισμα LV διατηρεί μία εφεδρική μονάδα και καλύπτει κάθε πλακέτα. Μια μονάδα με MV SVG χρειάζεται ένα σχέδιο εφεδρικών ανταλλακτικών ειδικά για το έργο και, συχνά, μια σύμβαση συντήρησης. Οι συγκρίσεις συνολικού κόστους ιδιοκτησίας που αγνοούν αυτή τη διαφορά είναι παραπλανητικές.

8. Οι αποδείξεις κώδικα δικτύου πρέπει να αντιστοιχούν στη δηλωμένη λειτουργία. Οι διασυνδέσεις ανανεώσιμων πηγών ενέργειας απαιτούν όλο και περισσότερο αποδεδειγμένη άεργη ικανότητα, αντοχή στην τάση και όρια εκπομπών αρμονικών στο σημείο σύνδεσης. Το πακέτο αποδείξεων συναρμολογείται ανά τύπο συσκευής και ανά ονομαστική τιμή. Η ανάμειξη λειτουργιών σε δύο συσκευές είναι ηλεκτρικά εντάξει, αλλά η τεκμηρίωση πρέπει να δείχνει ποια συσκευή παρέχει ποια απαίτηση, και η εταιρεία κοινής ωφέλειας θα το ζητήσει ακριβώς με αυτούς τους όρους.

Πώς να επιλέξετε μεταξύ APF, AHF και SVG

Βήμα 1 – Χαρακτηρίστε το πρόβλημα πριν από το προϊόν. Καταγράψτε THDi, μεμονωμένες τάξεις, συντελεστή ισχύος, διακύμανση τάσης, τρεμόπαιγμα και ανισορροπία για μια εβδομάδα. Το κυρίαρχο ζήτημα καθορίζει τη συσκευή. εάν δύο ζητήματα είναι συγκρίσιμα, σχεδιάστε ένα υβρίδιο.

Βήμα 2 – Ελέγξτε εάν εμπλέκεται ο ουδέτερος. Οι τετραφασικές πλακέτες με μονοφασικά φορτία χρειάζονται αντιστάθμιση τριπλών αρμονικών. Ένα επιτοίχιο αρθρωτό APF για ντουλάπια διανομής LV με τετραφασική δυνατότητα καλύπτει αυτή την περίπτωση σε συμπαγές πλαίσιο.

Βήμα 3 – Αποφασίστε για υβριδική αρχιτεκτονική για μικτά προβλήματα. Μια κοινή διάταξη: ένα AHF σε κάθε προβληματική πλακέτα για παραμόρφωση ρεύματος, και ένα SVG στον εισερχόμενο σύνδεσμο για PF και τάση. Το αρθρωτό ντουλάπι SVG 150 kvar και το AHF χαμηλής τάσης για βιομηχανικές μονάδες συνήθως αναπτύσσονται μαζί με αυτόν τον τρόπο.

Βήμα 4 – Επιβεβαιώστε τον συντονισμό και την τοποθέτηση CT. Δύο γρήγοροι μετατροπείς στο ίδιο δίκτυο μπορούν να αλληλεπιδράσουν. Τεκμηριώστε το σημείο μέτρησης για κάθε συσκευή, ρυθμίστε το AHF να ρυθμίζει το ρεύμα και το SVG να ρυθμίζει την τάση, και επαληθεύστε τη σταθερότητα με τις δύο ενεργοποιημένες υπό φορτίο βήμα.

Βήμα 5 – Προδιαγράψτε αποδείξεις για κάθε λειτουργία. Καταγράψτε τα πρότυπα που πρέπει να πληροίτε και απαιτήστε αποδείξεις δοκιμών ανά λειτουργία: όρια αρμονικού ρεύματος, εύρος PF, ζώνη ρύθμισης τάσης και μείωση τρεμοπαίγματος. Ένας ενιαίος ισχυρισμός συμμόρφωσης που καλύπτει όλες τις λειτουργίες σπάνια επαρκεί για μια ανασκόπηση από την εταιρεία κοινής ωφέλειας.

Βήμα 6 – Συγκρίνετε το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας, όχι την τιμή μονάδας. Συμπεριλάβετε χώρο για διακόπτες, καλώδια, απώλειες, συντήρηση και ανταλλακτικά. Ένα πολυλειτουργικό AHF μπορεί να κοστίζει περισσότερο από ένα απλό APF, αλλά αφαιρεί μια ξεχωριστή τραπεζα πυκνωτών και ελεγκτή, κάτι που συχνά αλλάζει την κατάταξη.

Για μονάδες μεσαίας τάσης όπου κυριαρχεί η άεργη ισχύς, η απόφαση συνήθως βρίσκεται μεταξύ ενός SVG και μιας συμβατικής τραπεζας πυκνωτών με αποσυντονισμένους αντιδραστήρες. Περιηγηθείτε στη σειρά SVG για διαμορφώσεις μεσαίας τάσης και συγκρίνετε με τη σειρά AHF όταν το κυρίαρχο πρόβλημα είναι η παραμόρφωση του ρεύματος αντί της υποστήριξης τάσης. Η ομάδα μηχανικών μας μπορεί να μοντελοποιήσει και τα δύο σενάρια με βάση τα μετρημένα δεδομένα σας πριν δεσμευτείτε.

Πιλοτική δοκιμή πριν από την κλιμάκωση. Όπου η μονάδα έχει πολλές παρόμοιες πλακέτες, φιλτράρετε μία ως πιλοτική για ένα μήνα, μετρήστε το αποτέλεσμα και χρησιμοποιήστε τα δεδομένα για να κλιμακώσετε τις υπόλοιπες. Αυτό κοστίζει μία επιπλέον επίσκεψη θέσης σε λειτουργία και συνήθως διορθώνει τουλάχιστον μία παραδοχή στην αρχική αξιολόγηση, ιδιαίτερα σχετικά με το πόσο άεργο ρεύμα μπορεί να διαθέσει ο μετατροπέας μόλις καλυφθεί η αρμονική εργασία.

Κοινές παγίδες προδιαγραφών. Οι τέσσερις που εμφανίζονται συχνότερα: αναφορά ονομαστικής τιμής αρμονικού ρεύματος χωρίς να δηλώνεται η άεργη εργασία ταυτόχρονα. προδιαγραφή ζώνης ρύθμισης τάσης χωρίς να δηλώνεται το επίπεδο σφάλματος στο οποίο εφαρμόζεται. υπόθεση ότι μια τετραφασική μονάδα χρειάζεται μόνο σε γραφεία. και σύγκριση μιας πολυλειτουργικής συσκευής με μια μονολειτουργική συσκευή μόνο με βάση την τιμή. Καθένα είναι εύκολο να κλείσει με μία επιπλέον γραμμή στο τεχνικό πρόγραμμα.

Μετρήστε σωστά το σημείο εκκίνησης. Μια σύγκριση συσκευών είναι τόσο καλή όσο η έρευνα πίσω από αυτήν. Καταγράψτε μεμονωμένες αρμονικές τάξεις, PF σε μερικό και πλήρες φορτίο, διακύμανση τάσης κατά τη διάρκεια αλλαγής βάρδιας, τρεμόπαιγμα όπου υπάρχουν φορτία συγκόλλησης ή τόξου, και ουδέτερο ρεύμα σε τετραφασικές πλακέτες. Δέκα λεπτά δεδομένων που καταγράφονται τη λάθος στιγμή παραπλανούν κάθε επόμενη απόφαση, και είναι ο πιο συνηθισμένος λόγος για τον οποίο μια σωστά προδιαγραφμένη συσκευή εξακολουθεί να απογοητεύει.

Ευθυγραμμίστε τη συσκευή με το τιμολόγιο μέτρησης. Ορισμένες εταιρείες κοινής ωφέλειας εφαρμόζουν χρέωση άεργης ισχύος που μετράται σε μέσο όρο 15 λεπτών, ενώ τα αρμονικά όρια μπορεί να αξιολογούνται σε πολύ μικρότερα παράθυρα. Οι δύο στόχοι μπορούν επομένως να επιτευχθούν από διαφορετικές συσκευές που λειτουργούν σε διαφορετικά σημεία της εγκατάστασης, και μια ενιαία συσκευή δεν είναι αυτόματα ο φθηνότερος τρόπος για να ικανοποιηθούν και οι δύο. Ελέγξτε τη δομή τιμολόγησης πριν υποθέσετε ότι μια πολυλειτουργική μονάδα καλύπτει κάθε έκθεση.

Συχνές Ερωτήσεις

Είναι ένα APF το ίδιο με ένα AHF;

Συχνά το υλικό είναι πανομοιότυπο και οι όροι χρησιμοποιούνται εναλλακτικά. Αυστηρά, ένα AHF καθορίζει ρητή επιλογή αρμονικής τάξης και συνήθως προσθέτει άεργες και εξισορροπητικές λειτουργίες, ενώ ένα APF περιγράφει την ευρύτερη κατηγορία ενεργού φιλτραρίσματος. Επιβεβαιώστε τις λειτουργίες ελέγχου γραπτώς.

Μπορεί ένα AHF να αντικαταστήσει μια τραπεζα πυκνωτών;

Μερικώς. Ένα AHF με άεργη ικανότητα μπορεί να παρέχει προπορευόμενο ή υστερούν άεργο ρεύμα και να βελτιώσει τον συντελεστή ισχύος, αλλά το kVAr ανά αμπέρ περιορίζεται από την ονομαστική τιμή του μετατροπέα. Οι μεγάλες άεργες ανάγκες είναι πιο οικονομικές με ένα SVG ή μια σωστά αποσυντονισμένη τραπεζα πυκνωτών.

Χρειάζομαι και AHF και SVG;

Μόνο όπου τόσο η αρμονική παραμόρφωση όσο και τα προβλήματα τάσης ή τρεμοπαίγματος είναι σημαντικά. Πολλές βιομηχανικές μονάδες λύνουν την παραμόρφωση στην πλακέτα με AHFs και αφήνουν την υποστήριξη τάσης στην εταιρεία κοινής ωφέλειας. Οι ανανεώσιμες μονάδες και τα αδύναμα δίκτυα συχνά χρειάζονται και τα δύο.

Ποια συσκευή αποκρίνεται ταχύτερα;

Και οι δύο βασίζονται σε μετατροπείς και συνήθως αποκρίνονται εντός χιλιοστών του δευτερολέπτου. η διαφορά είναι ο στόχος ελέγχου παρά η ταχύτητα. Ένα AHF αντιδρά στις αλλαγές του ρεύματος φορτίου, ενώ ένα SVG αντιδρά στις αλλαγές της τάσης, οπότε η φαινομενική ταχύτητα εξαρτάται από αυτό που μετράται.

Μπορεί ένα SVG να φιλτράρει επίσης αρμονικές;

Ορισμένα SVG περιλαμβάνουν λειτουργίες αντιστάθμισης αρμονικών, αλλά η ονομαστική τους τιμή είναι σε kVAr για άεργη εργασία, οπότε η αρμονική χωρητικότητα είναι περιορισμένη. Όπου η παραμόρφωση είναι το κύριο ζήτημα, ένα αποκλειστικό AHF χρησιμοποιεί τη χωρητικότητα του μετατροπέα πιο αποτελεσματικά.

Τι γίνεται με τα προβλήματα αρμονικών μεσαίας τάσης;

Το φιλτράρισμα μεσαίας τάσης συνήθως συνδυάζει ένα SVG με βήματα ή ένα κλαδί φίλτρου συντονισμένο με φιλτράρισμα LV στην πηγή. Η πιο οικονομική λύση είναι συνήθως να φιλτράρεται σε χαμηλή τάση όπου βρίσκονται πραγματικά τα μη γραμμικά φορτία, αντί στον εισερχόμενο σύνδεσμο MV.

Συμπέρασμα

Τα APF, AHF και SVG μοιράζονται μια τοπολογία αλλά όχι έναν σκοπό. Αντιστοιχίστε τη συσκευή με το μετρημένο πρόβλημα: η παραμόρφωση του ρεύματος απαιτεί φιλτράρισμα, η τάση και η άεργη εργασία απαιτούν SVG, και τα μικτά προβλήματα δικαιολογούν ένα υβρίδιο με σαφώς διαχωρισμένα σημεία μέτρησης. Προδιαγράψτε καμπύλες συνδυασμένης εργασίας και αποδείξεις δοκιμών ανά λειτουργία, και η επιλογή γίνεται μια μηχανική απόφαση αντί για σύγκριση καταλόγου.

Δεν είστε σίγουροι ποια συσκευή χρειάζεται η μονάδα σας; Μοιραστείτε μια εβδομάδα δεδομένων ποιότητας ισχύος και θα σας πούμε ποιες λειτουργίες δικαιολογούνται, ποιες όχι, και πώς μοιάζει μια συμβατή διαμόρφωση. Στείλτε τα δεδομένα σας για δωρεάν ανασκόπηση επιλογής.