Рассмотрим решение проблем от собственных гармонических искажений синусоидальности тока сети (THDi), вызываемых преобразователем частоты на примере технических решений от Рустмаш
Каждый преобразователь частоты, помимо всех преимуществ имеет также недостаток - он генерирует собственные гармонические искажения синусоидальности тока сети (THDi). Главную долю в искажения вносит 6-пульсный диодный выпрямитель. Выпрямитель создает несинусоидальный ток, который взаимодействует с питанием сети и влияет на ее напряжение. В зависимости от величины питающего напряжения, влияние искажения может проявляться в большей или меньшей степени.
Рисунок 1 – Уровень THD по входу
Гармонические искажения в сети трехфазного переменного тока могут приводить к тому, что вместо частоты 50 Гц или 60 Гц появляются гармоники с неприемлемыми частотными составляющими. Если не контролировать этот процесс, гармоники могут негативно повлиять на рабочие и функциональные характеристики генераторов, трансформаторов и другого оборудования. Также, вследствие искажения напряжения сети нередко происходят перегрузки и перегрев кабельных линий, генераторов и трансформаторов, что в свою очередь приводит к увеличению потерь мощности и снижению КПД системы.
Рисунок 2 – Влияние гармоник на синусоиду тока
В 1992 году был внедрен стандарт IEEE 519, который регламентирует требования к оборудованию с целью соблюдения норм по гармоническим искажениям. Соблюдение стандарта IEEE 519 позволит избежать финансовых потерь для пользователя:
- из-за санкций от компаний, поставляющих электроэнергию (связанного с ухудшением тока в сети по причине гармоник), если такие требования предъявляются поставщиком электроэнергии;
- нестабильная работа системы и непреднамеренные остановки оборудования нередко приводят к сбоям в технологических процессах.
Являясь российским разработчиком силовой электротехники ООО "Рустмаш" предлагает как комплексные решения не только для отечественного рынка но и для зарубежных компаний. Наше оборудование со встроенными элементами борьбы с гармониками соответствует стандарту IEEE 519.
Электроприводы с частотным управлением от Рустмаш дополняет имеющееся оборудование во всех направления, таких как: нефтедобыча, бурение, горнообогатительные комбинаты, общепромышленные предприятия для управления ответственными механизмами - конвейеры, насосы, системы вентиляции и охлаждения, системы водоподготовки, обеспечение проветривания в закрытых горных выработках и шахтах.
Для борьбы с нежелательными гармониками мы разработали широкий комплекс мер, как в виде встроенных в ЧРП опций, так и в виде отдельно поставляемого оборудования.
1. Пассивный фильтр встроенный в преобразователь частоты
Компания Рустмаш выпускает несколько моделей частотно-регулируемых приводов для нефтедобычи в различном исполнении:
- Станции управления АК06 линий СР и LH для эксплуатации электроцентробежных насосов
- Преобразователи частоты АТ24 линии RT для эксплуатации штанговых и винтовых насосов
Оборудование данных линий позволяет сохранить отклонение по THDi не более 5%, при загрузке от 25% до 100% по входному активному току.
Станция управления АК06 линии СР реализована в корпусе со степенью защиты NEMA4 или NEMA4X, что в комплекте со встроенным фильтром делает данную линию СУ идеальным решением для морских нефтяных платформ, так как позволяет сохранить место и сохранить время для монтажа.
Рисунок 3 – Общий вид СУ линии СР
Станция управления АК06 линии LH реализована в корпусе со степенью защиты NEMA3R, является более удобным решением для скважин, расположенных на материковых месторождениях.
Рисунок 4 – Общий вид СУ линии LH
Низковольтный преобразователь частоты АТ24 линии RT также реализована в корпусе со степенью защиты NEMA3R и является решением для скважин эксплуатируемых с помощью ШНГ или ЭВН мощностью от 15 кВт до 200 кВт.
Рисунок 5 – Общий вид ПЧ линии RT
Пассивный фильтр в отдельном корпусе
Так как ресурс станций управления более 5 лет, а обновление стандарта IEEE 519 произошло в 2014 году, это значит, что часть парка уже имеющихся преобразователей частоты не соответствует требованиям данного стандарта. Для решения этой задачи Рустмаш предлагает отдельно стоящий пассивный фильтр THF* (опция).
Фильтр обеспечивает THDi менее 5% при загрузке 25% до 100% по входному активному току.
Рисунок 6 – Показания THDi
Фильтр изготовлен в корпусе NEMA3R и рассчитан на работу в температурном режиме от -20 до +45 °С, который опционально может быть расширен от -40 до +55 °С. Возможно применение фильтра с 6-ти и 12-ти пульсными станциями. Фильтр оснащен:
- анализатором сети;
- защитой от перегрузки и короткого замыкания;
- Wi-Fi модулем;
- Контактором для отключения конденсаторов при останове ПЧ.
Рисунок 6 – Общий вид пассивного фильтра THF
Рисунок 7 – Пример анализатора сети
Фазосдвигающий трансформатор
Для условий эксплуатации с применением в качестве источника электроэнергии генератора, а также для работы с колебаниями питающей частоты от 45 до 65 Гц, Рустмаш разрабатывает станции управления АК06 линии PS, в конструкции которой применяется активный фазосдвигающий трансформатор.
Рисунок 8 – Структурная схема устройства
Станция управления АК06 линии PS обеспечивает ТНDi не более 5% в диапазоне загрузки от 25% до 100% по активному входному току. Станции данной линии изготовлены в корпусе NAMA4 или NEMA4X, а диапазон рабочих температур составляет от -20 до +60 °С.
Рисунок 9 – Общий вид СУ АК06 линии PS
Станции управления АК06 линии PS – отличное решение для нефтяных платформ или мест удаленных от основных линий электропередач, а обеспечения месторождения электроэнергией осуществляется с помощью генераторов.
Активный выпрямитель
Рисунок 10 – Схематическое представление ПЧ с активным выпрямителем
Активный выпрямитель напряжения используется в случаях, когда требуется обеспечить низкий уровень гармонических составляющих тока. Современная элементная база, новейший принцип управления, а также наличие высококачественного фильтра гарантируют коэффициент нелинейных искажений THDi менее 4 %.
Активный выпрямитель напряжения работает при высокой частоте коммутации и отдает в сеть синусоидальный ток. Таким образом, он представляет собой устройство, обеспечивающее рекуперацию энергии и служащее альтернативой применению активных и пассивных фильтров. При использовании активного выпрямителя напряжения коэффициент нелинейных искажений THDi преобразователя частоты становится менее 4%.
Рисунок 11 – Показание THD при испытании преобразователя частоты АТ24 линии МР
Низковольтный преобразователь частоты АТ24 линии MP с активным выпрямителем работает на уровне THDi=2%.
Многопульсное оборудование
Одним из простейших способов борьбы с гармониками является использование 12, 18, 24 пульсных станций управления.
THDi при полной нагрузке для приводов:
12 – 8 %...12 %
18 – 4 %...6 %
24 – 4 %...5 %
Рисунок 11 – THD тока при разной пульсности СУ
Рустмаш предлагает станции управления АК06 линии UD и низковольтные преобразователи частоты АТ24 линии SD, которая имеет номенклатурный ряд всех мощностей с пульсностью 12, 18, 24.
Рисунок 12 – Общий вид АК06 линии UD
Станция управления АК06 линии UD c 18 и 24 пульсами - это бюджетное решение для обеспечения стандарта IEEE 519, при условии использования понижающего фазосдвигающего трансформатора.
Низковольтный преобразователь частоты АТ24 линии SD c 12 пульсами позволяет снизить THD до 8%, при эксплуатации общепромышленного оборудования и буровых установок
Рисунок 13 – Общий вид АТ24 линии SD
Свяжитесь с нами чтобы получить выгодное предложение для морских нефтяных платформ.
Рустмаш – лучшее решения для защиты сети и Ваших финансов!