สาเหตุของฮาร์มอนิกในเตาหลอมความถี่กลางและแนวทางแก้ไข

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจในประเทศของเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเติบโตอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมเหมืองแร่ การถลุงแร่ และการหล่อโลหะในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความต้องการใช้ไฟฟ้าจึงเพิ่มขึ้นในหมู่พวกเขา อุปกรณ์แก้ไขเตาถลุงความถี่กลางเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าฮาร์มอนิกที่ใหญ่ที่สุด แต่เนื่องจากผู้ผลิตส่วนใหญ่ลดต้นทุนผลิตภัณฑ์และไม่ติดตั้งสิ่งอำนวยความสะดวกด้านเทคโนโลยีปราบปรามฮาร์มอนิก โครงข่ายไฟฟ้าสาธารณะในปัจจุบันจึงถูกมลพิษอย่างรุนแรงจากฮาร์มอนิก เช่น สภาพอากาศที่มีหมอกควันกระแสพัลส์ช่วยลดการประมวลผล การส่ง และการใช้ประโยชน์จากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าร้อนเกินไป ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน ฉนวนเสื่อมสภาพ อายุการใช้งานสั้นลง และแม้กระทั่งทำให้เกิดความล้มเหลวหรือการเผาไหม้ฮาร์มอนิกสามารถทำให้เกิดเรโซแนนซ์แบบขนานเฉพาะที่หรือเรโซแนนซ์แบบอนุกรมของระบบไฟฟ้า ซึ่งจะเป็นการขยายปริมาณฮาร์มอนิกและทำให้ตัวเก็บประจุและอุปกรณ์อื่นๆ ไหม้ฮาร์มอนิกยังอาจทำให้รีเลย์ป้องกันและอุปกรณ์อัตโนมัติทำงานผิดพลาด และทำให้การวัดค่าพลังงานสับสนได้ฮาร์มอนิกที่อยู่นอกระบบไฟฟ้าสามารถรบกวนอุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างจริงจัง

เตาไฟฟ้าความถี่กลางเป็นหนึ่งในแหล่งฮาร์มอนิกที่ใหญ่ที่สุดในการโหลดกริด เนื่องจากจะถูกแปลงเป็นความถี่กลางหลังจากการแก้ไขฮาร์มอนิกจะเป็นอันตรายต่อการทำงานอย่างปลอดภัยของกริดไฟฟ้าตัวอย่างเช่น กระแสฮาร์มอนิกจะทำให้สูญเสียเหล็กวอร์เท็กซ์ความถี่สูงเพิ่มเติมในหม้อแปลง ซึ่งจะทำให้หม้อแปลงร้อนเกินไป ลดปริมาณการส่งออกของหม้อแปลง เพิ่มเสียงรบกวนของหม้อแปลง และเป็นอันตรายต่ออายุการใช้งานของหม้อแปลงอย่างร้ายแรง .ผลกระทบของการเกาะของกระแสฮาร์มอนิกช่วยลดค่าคงที่ของหน้าตัดของตัวนำและเพิ่มการสูญเสียของเส้นแรงดันฮาร์มอนิกส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ บนกริด ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการทำงานในอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติและการตรวจสอบการวัดที่ไม่ถูกต้องแรงดันและกระแสฮาร์มอนิกส่งผลต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์สื่อสารรอบข้างแรงดันเกินชั่วคราวและแรงดันเกินชั่วคราวที่เกิดจากฮาร์มอนิกส์ทำให้ชั้นฉนวนของเครื่องจักรและอุปกรณ์เสียหาย ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร 3 เฟสและหม้อแปลงเสียหายแรงดันฮาร์มอนิกและปริมาณของกระแสจะทำให้เกิดเรโซแนนซ์แบบอนุกรมบางส่วนและเรโซแนนซ์แบบขนานในโครงข่ายไฟฟ้าสาธารณะ ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรงในกระบวนการปฏิบัติตามการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง สิ่งแรกที่จะได้รับจาก DC คือแหล่งจ่ายไฟแบบคลื่นสี่เหลี่ยม ซึ่งเทียบเท่ากับการซ้อนทับของฮาร์มอนิกลำดับสูงแม้ว่าจะต้องกรองวงจรในภายหลัง แต่ฮาร์มอนิกลำดับสูงไม่สามารถกรองได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นสาเหตุของการสร้างฮาร์มอนิก

เราออกแบบตัวกรองแบบปรับแต่งครั้งเดียวจำนวน 5, 7, 11 และ 13 ครั้งก่อนการชดเชยตัวกรอง ตัวประกอบกำลังของขั้นตอนการหลอมของเตาไฟฟ้าความถี่กลางของผู้ใช้คือ 0.91หลังจากใช้งานอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองแล้ว ค่าชดเชยสูงสุดคือ 0.98 ความจุหลังจากเรียกใช้อุปกรณ์ชดเชยตัวกรอง อัตราการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด (ค่า THD) คือ 2.02%ตามมาตรฐานคุณภาพไฟฟ้า GB/GB/T 14549-1993 ค่าฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้า (10KV) น้อยกว่า 4.0%หลังจากกรองกระแสฮาร์มอนิกที่ 5, 7, 11 และ 13 แล้ว อัตราการกรองจะอยู่ที่ประมาณ 82∽84% ซึ่งถึงค่าที่อนุญาตของมาตรฐานบริษัทของเราผลการกรองการชดเชยที่ดี

ดังนั้นเราจึงควรวิเคราะห์สาเหตุของฮาร์มอนิกและใช้มาตรการเพื่อยับยั้งฮาร์มอนิกที่มีลำดับสูง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานอย่างปลอดภัยและประหยัดของระบบไฟฟ้า

ประการแรก สาเหตุของเสียงประสานของเตาความถี่กลาง
1. ฮาร์มอนิกส์เกิดจากโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้น เช่น วงจรเรียงกระแสควบคุมด้วยซิลิกอน แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เป็นต้น ความถี่ฮาร์มอนิกที่สร้างโดยโหลดนี้เป็นจำนวนเต็มทวีคูณของความถี่การทำงานตัวอย่างเช่น วงจรเรียงกระแส 6 พัลส์ 3 เฟสส่วนใหญ่สร้างฮาร์โมนิกที่ 5 และ 7 ในขณะที่วงจรเรียงกระแส 12 พัลส์ 3 เฟสส่วนใหญ่สร้างฮาร์โมนิกที่ 11 และ 13
2. เนื่องจากฮาร์มอนิกที่เกิดจากโหลดของอินเวอร์เตอร์ เช่น เตาเผาความถี่กลางและอินเวอร์เตอร์ ไม่เพียงสร้างฮาร์มอนิกรวมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงฮาร์มอนิกเศษส่วนที่มีความถี่เป็นสองเท่าของความถี่ของอินเวอร์เตอร์ตัวอย่างเช่น เตาความถี่กลางที่ทำงานที่ 820 Hz โดยใช้วงจรเรียงกระแสหกพัลส์แบบสามเฟสไม่เพียงสร้างฮาร์มอนิกที่ 5 และ 7 เท่านั้น แต่ยังสร้างฮาร์มอนิกแบบเศษส่วนที่ 1640 Hz
ฮาร์มอนิกอยู่ร่วมกับกริดเนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงสร้างฮาร์มอนิกจำนวนเล็กน้อย
2. อันตรายของฮาร์มอนิกในเตาความถี่กลาง

ในการใช้เตาหลอมความถี่กลาง ฮาร์มอนิกจำนวนมากจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งนำไปสู่มลพิษทางฮาร์มอนิกอย่างร้ายแรงของกริดไฟฟ้า
1. ฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นจะสร้างแรงดันหรือกระแสไฟกระชากผลกระทบจากไฟกระชากหมายถึงแรงดันไฟเกิน (ต่ำ) ในระยะสั้นของระบบ นั่นคือ แรงดันพัลส์ชั่วขณะซึ่งไม่เกิน 1 มิลลิวินาทีพัลส์นี้อาจเป็นบวกหรือลบ และอาจมีลักษณะต่อเนื่องกันหรือสั่น ซึ่งทำให้เครื่องไหม้ได้
2. ฮาร์มอนิกช่วยลดการส่งและการใช้พลังงานไฟฟ้าและอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริก สร้างการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน ทำให้ขอบมีอายุมากขึ้น ลดอายุการใช้งาน และแม้กระทั่งทำงานผิดปกติหรือไหม้
3. ส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาของระบบจ่ายไฟเมื่อมีฮาร์มอนิกในกริดไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้นหลังจากใส่ตัวเก็บประจุ และกระแสผ่านตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้นมากขึ้น ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการสูญเสียพลังงานของตัวเก็บประจุหากปริมาณกระแสพัลส์สูง ตัวเก็บประจุจะมีกระแสเกินและโหลด ซึ่งจะทำให้ตัวเก็บประจุร้อนเกินไปและเร่งการเปราะของวัสดุขอบ
4. สิ่งนี้จะลดความเร็วและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและเพิ่มการสูญเสียส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการใช้งานและอัตราการใช้งานของหม้อแปลงไฟฟ้าในขณะเดียวกันก็จะเพิ่มเสียงรบกวนของหม้อแปลงและทำให้อายุการใช้งานของหม้อแปลงสั้นลงอย่างมาก
5. ในพื้นที่ที่มีแหล่งฮาร์มอนิกจำนวนมากในกริดไฟฟ้า แม้กระทั่งการพังของตัวเก็บประจุอิเล็กทรอนิกส์ทั้งภายในและภายนอกจำนวนมากเกิดขึ้น และตัวเก็บประจุในสถานีย่อยก็ไหม้หรือสะดุด
6. ฮาร์โมนิกยังสามารถทำให้เกิดการป้องกันการถ่ายทอดและอุปกรณ์อัตโนมัติล้มเหลว ส่งผลให้เกิดความสับสนในการวัดพลังงานนี่คือลักษณะภายนอกของระบบไฟฮาร์มอนิกทำให้เกิดการรบกวนอย่างร้ายแรงต่ออุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดังนั้นการปรับปรุงคุณภาพกำลังไฟฟ้าของเตาความถี่กลางจึงกลายเป็นจุดสนใจหลักของการตอบสนอง

สาม วิธีการควบคุมฮาร์มอนิกเตาความถี่กลาง
1. ปรับปรุงความสามารถในการลัดวงจรของจุดเชื่อมต่อสาธารณะของโครงข่ายไฟฟ้า และลดอิมพีแดนซ์ฮาร์มอนิกของระบบ
2. การชดเชยกระแสฮาร์มอนิกใช้ตัวกรอง AC และตัวกรองที่ใช้งานอยู่
3. เพิ่มจำนวนพัลส์ของอุปกรณ์คอนเวอร์เตอร์เพื่อลดกระแสฮาร์มอนิก
4. หลีกเลี่ยงการสั่นพ้องของตัวเก็บประจุแบบขนานและการออกแบบตัวเหนี่ยวนำของระบบ
5. อุปกรณ์ปิดกั้นความถี่สูงเชื่อมต่อเป็นชุดบนสายส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูงเพื่อปิดกั้นการแพร่กระจายของฮาร์มอนิกลำดับสูง
7. เลือกโหมดการเดินสายหม้อแปลงที่เหมาะสม
8. อุปกรณ์ถูกจัดกลุ่มสำหรับแหล่งจ่ายไฟ และติดตั้งอุปกรณ์กรอง

สี่อุปกรณ์ควบคุมฮาร์มอนิกเตาความถี่กลาง
1. อุปกรณ์กรองแบบพาสซีฟ Hongyan

อุปกรณ์กรองแบบพาสซีฟ Hongyanการป้องกันคือตัวต้านทานแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุ และตัวกรองแบบพาสซีฟประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวต้านทานแบบอนุกรม และการปรับจะเชื่อมต่อในระดับหนึ่งที่ความถี่พิเศษ ลูปอิมพีแดนซ์ต่ำจะถูกสร้างขึ้น เช่น 250Hzนี่คือตัวกรองฮาร์มอนิกตัวที่ห้าวิธีนี้สามารถชดเชยทั้งฮาร์มอนิกส์และพลังงานรีแอกทีฟได้ และมีโครงสร้างที่เรียบง่ายอย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบหลักของวิธีนี้คือการชดเชยได้รับผลกระทบจากอิมพีแดนซ์ของกริดและสถานะการทำงาน และง่ายต่อการสะท้อนขนานกับระบบ ส่งผลให้มีการขยายฮาร์มอนิก การโอเวอร์โหลด และแม้แต่ความเสียหายต่อผลึกเหลว กรอง.สำหรับการโหลดที่แตกต่างกันมาก ทำให้เกิดการชดเชยน้อยเกินไปหรือมากเกินไปได้ง่ายนอกจากนี้ยังสามารถชดเชยฮาร์มอนิกความถี่คงที่เท่านั้น และเอฟเฟกต์การชดเชยไม่เหมาะอย่างยิ่ง
2. อุปกรณ์กรองที่ใช้งาน Hongyan

ตัวกรองที่ใช้งานทำให้เกิดกระแสฮาร์มอนิกที่มีขนาดเท่ากันและแอนติเฟสตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระแสที่ด้านแหล่งจ่ายไฟเป็นคลื่นไซน์แนวคิดพื้นฐานคือการสร้างกระแสชดเชยที่มีความแรงเท่ากับกระแสฮาร์มอนิกของโหลดและกลับตำแหน่ง และชดเชยกระแสชดเชยด้วยกระแสฮาร์มอนิกของโหลดเพื่อล้างกระแสพัลส์นี่เป็นวิธีการกำจัดฮาร์มอนิกของผลิตภัณฑ์ และผลการกรองดีกว่าตัวกรองแบบพาสซีฟ
3. ตัวป้องกันฮาร์มอนิก Hongyan

ตัวป้องกันฮาร์มอนิกมีค่าเท่ากับรีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุเนื่องจากอิมพีแดนซ์ต่ำมาก กระแสจะไหลมาที่นี่นี่คือการแยกอิมพีแดนซ์จริง ๆ ดังนั้นกระแสฮาร์มอนิกที่ฉีดเข้าไปในระบบจึงได้รับการแก้ไขโดยทั่วไป

โดยปกติแล้วตัวป้องกันฮาร์มอนิกจะติดตั้งไว้ด้านหน้าอุปกรณ์ที่บอบบางเป็นผลิตภัณฑ์ควบคุมฮาร์มอนิกคุณภาพสูง ซึ่งสามารถต้านทานแรงกระแทกจากไฟกระชาก ดูดซับฮาร์มอนิกได้สูงกว่า 2~65 เท่า และปกป้องอุปกรณ์การควบคุมฮาร์มอนิกของระบบควบคุมแสงสว่าง, คอมพิวเตอร์, โทรทัศน์, อุปกรณ์ควบคุมความเร็วมอเตอร์, เครื่องสำรองไฟฟ้า, เครื่องมือเครื่องจักร CNC, วงจรเรียงกระแส, เครื่องมือที่มีความแม่นยำ และกลไกควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ฮาร์มอนิกเหล่านี้ทั้งหมดที่เกิดจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่ใช่เชิงเส้นสามารถทำให้เกิดความล้มเหลวในระบบจำหน่ายเองหรือในอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับระบบตัวป้องกันฮาร์มอนิกสามารถกำจัดฮาร์มอนิกที่แหล่งผลิตกระแสไฟฟ้า และกำจัดฮาร์มอนิกลำดับสูง สัญญาณรบกวนความถี่สูง คลื่นชีพจร ไฟกระชาก และการรบกวนอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ โดยอัตโนมัติตัวป้องกันฮาร์มอนิกสามารถชำระล้างแหล่งจ่ายไฟ ปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ชดเชยตัวประกอบกำลัง ป้องกันไม่ให้ตัวป้องกันสะดุดโดยไม่ตั้งใจ และรักษาการทำงานที่ปลอดภัยของอุปกรณ์ไฟฟ้าในพื้นที่สูง