Del 2 : Konklusion.

16 faktorer at overveje, når du specificerer eller køber et aktivt shuntfilter

Efter introduktionen af aktive strømfiltre vil denne anden artikel fortsætte med at diskutere de faktorer, der skal overvejes, når du specificerer eller køber et shunt-aktivt strømfilter til lav- eller højspændingsapplikationer.

6- Nominel udgang

APF’er tilbyder et øjeblikkeligt, kontinuerligt, trinløst og sømløst output, der ikke påvirkes af netspændingsudsving. Deres kapacitet og nominelle output kan vælges til at være præcis, hvad applikationen kræver.

Dette er en stor forskel sammenlignet med konventionelle løsninger som kondensatorbanker, shuntreaktorer eller passive harmoniske filtre, der normalt er overdimensionerede for bedre at kunne tilpasse sig skiftende krav til det udstyr, der skal kompenseres. En anden ulempe ved disse konventionelle løsninger er, at de kontinuerligt over- og underkompenserer det elektriske kraftsystem, når deres output injiceres i systemet i trin af en vis størrelse.

At vælge en APF, der leverer det nøjagtige output, som applikationen kræver, hjælper med at reducere omkostningerne ved hele løsningen. På markedet kan der findes modulære enheder med en effekt så lille som +/-30 kvar for SVG’er eller 25 A for AHF’er for at tilpasse sig behovene i moderne bygninger eller for eksempel vandingssystemer. Der kan også findes modulære enheder med en output så stor som +/-150 kvar for SVG’er eller 200 A for AHF’er for at tilpasse sig behovene i moderne produktionsanlæg eller for eksempel vedvarende generationsanlæg.

7- Controller og redundans

De fleste faciliteters og processers øgede følsomhed over for problemer med strømkvaliteten gør tilgængeligheden af elektrisk strøm med god kvalitet til en afgørende faktor for udviklingen af det elektriske elsystem. At sikre komplet systemredundans er et stort problem i mange applikationer i dag, især for kritiske procesindustrier og kritiske procesfaciliteter.
Et meget sikkert design, der sikrer systemredundans, er at bruge modulære type APF’er med et uafhængigt controllerdesign (master/master arrangement). Med dette design, hvis et modul i APF svigter, vil resten fortsætte i drift uden at beskadige udstyr eller afbryde processer.

8- Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC)

I nogle lande er der strenge retningslinjer for EMC. For at være sikker på, at APF ikke forårsager interferens, skal den være udstyret med et korrekt designet EMC-filter. Typiske EMC-standarder, der kræves for APF’er, er IEC 61000-6-2 (immunitet) og IEC 61000-6-4 (emission).

9- Harmonisk kompensationskapacitet

Overtoner kan ses i ulige og lige harmoniske rækkefølger. Fælles kompensationskapacitet for APF’er på markedet er at kunne afbøde op til den 50. harmoniske orden (ulige og lige). Nogle gange er der en påstand fra nogle producenter om at være i stand til at afbøde den 51. harmoniske orden eller derover, hvilket har ringe værdi, da disse harmoniske ordrer ikke forårsager problemer eller normalt optræder i elektriske strømsystemer.

En vigtig egenskab, som APF’er kan tilbyde, er muligheden for at vælge, hvilken harmonisk rækkefølge, der skal kompenseres. For nogle enheder er det muligt at vælge hele det harmoniske spektrum (2. til 50., ulige og lige), men for nogle andre kan kun få harmoniske rækkefølger vælges. Afhængigt af applikationen er kapaciteten til at kompensere en vis harmonisk orden et kritisk problem, der påvirker hele systemets ydeevne.

10- Derating i henhold til harmonisk rækkefølge

Ratingen af en APF er normalt defineret ved nominel belastning (ved 50/60 Hz). Efterhånden som APF arbejder længere op i harmonikerne, begynder dens kapacitet sammenlignet med nominel at reducere. For eksempel betyder en derating på 50 % ved den 13. harmoniske orden, at en APF med en strømudgangsværdi på 100 A kun har evnen til at kompensere 50 A ved den 13. harmoniske orden.

Derating er et spørgsmål om, hvor robust APF’en er designet. Denne evne er mere afhængig af strømmens ændringshastighed end blot strømmens frekvens og størrelse (alle forskellige frekvenser, deres størrelse og deres fase har en effekt). På grund af dette kan en derating-kurve ikke vise kapaciteten af en bestemt APF. Den eneste måde at verificere en enheds reelle kompensationsevne på er at kontrollere dens di/dt-kapacitet. Denne kompenserende evne er klart bedre i 3-niveau NPC inverter topologi APF’er sammenlignet med 2-niveau enheder.

11- Interharmonik

Interharmoniske frekvenser er normalt forårsaget af synkroniseringsproblemer eller drift af udstyr som cyklokonvertere, induktionsovne eller nogle vindmøllegeneratorer. Hvis installationen omfatter kilder til interharmoniske kilder, bør producenten konsulteres, da ikke alle APF’er kan håndtere dem.

12- Monteringsarrangement

De fleste leverandører af shunt APF tilbyder flere installationsalternativer:

Enheder af skabstype: En fuld klassificering APF er indbygget i et skab, der er fastgjort til jorden.
Vægmonterede enheder: En fuld rating APF er indbygget i et let og kompakt skab, der er fastgjort til en væg.
Rackmonterede enheder: Et eller flere APF-stativer monteret i et specialdesignet skab.
Løse modulenheder: Et eller flere APF-moduler kan installeres inde i et eksisterende eller et nyt skab.

Et modulært APF-design giver slutbrugere mulighed for at tilpasse sig potentielle ændringer i fremtidige strømkvalitets- og energieffektivitetsforbedringsbehov eller krav til netkode. Modulært design betyder, at det er muligt nemt at tilføje ekstra kapacitet til APF’ens kapacitet inden for den eksisterende konfiguration, hvilket sparer både omkostninger og plads.

13- Tab

Afhængigt af deres design og topologi kan APF’er have højere eller lavere tab. Det er vigtigt at kontrollere tabene, da lave tab vil reducere livscyklusomkostningerne (LCC) på investeringen.

Normalt har APF’er omkring 2-3% tab (afhængigt af nominel effekt). APF’er bygget på 3-niveaus NPC-invertertopologi har lavere tab end 2-niveaus. Afhængigt af brugerprofil betyder tab et potentiale for betydelige økonomiske besparelser, hvis LCC beregnes over en periode på få år.

14- HMI og idriftsættelsessoftware

Der er forskellige HMI-opsætninger til APF’er. Nogle tilbyder en meget enkel grænseflade, mens andre har en indbygget strømkvalitetsanalysator til at beregne den nødvendige kompensation, der inkluderer grafer, der viser strøm- og spændingsbølgeformer og mange ekstra funktioner på forskellige sprog. En stor merværdi for enhver HMI er muligheden for tilslutning til enhver industriel IoT (IIoT) softwareplatform.

Idriftsættelse og service af APF’er uden det rigtige værktøj kan være tidskrævende. Nogle leverandører leverer software til dette. Minimum påkrævet funktionalitet bør være, at systemet udfører en selvkontrol af spænding og CT-faserækkefølge, CT-polaritetskontrol, selvdiagnose og selvkalibrering. Sådanne funktioner vil finde installationsfejl, før de kan forårsage problemer, og vil forkorte idriftsættelsestiden. Hvis APF ikke har denne type software, bliver idriftsættelsen mere kompleks og kan kræve ekstern support, der øger systemomkostningerne.

15- Indbyggede beskyttelsesfunktioner

Moderne APF’er har flere indbyggede beskyttelsesfunktioner for at sikre sikker og pålidelig drift under unormale systemforhold. Nogle af de mest almindelige indbyggede beskyttelsesfunktioner er:

Intern kortslutningsbeskyttelse.
RMS og spidsværdi overstrøm.
AC-system og DC elektrolytisk kondensator over- og underspænding.
Ripple kredsløb overbelastning og ripple kredsløbsfejl.
IGBT-kontakter og overtemperatur i kabinettet.

16- Kontrol af detunede kondensatorbanker

Meget ofte installeres APF’er på steder sammen med eksisterende eller nye kontaktor- eller tyristorkoblede detunede kondensatorbanker. Nogle APF-leverandører tilbyder muligheden for at styre disse bankers trin direkte fra APF’s kontrolsystem gennem dedikerede digitale udgange i APF’en. Ved at gøre dette er det muligt at bruge APF’ers omfattende elkvalitetsovervågnings- og rapporteringsfunktioner til nøjagtigt at overvåge alle installationens parametre og administrere de samlede behov for forbedring af elkvaliteten.

Sammen med en optimal systemintegration giver denne funktion effektiv drift, omkostningsbesparelser på styresystemet og muligheden for at bygge en hybrid var-kompensator (HVC) ved hjælp af en eksisterende eller en ny detuned kondensatorbank.

APF’er er en højtydende, fleksibel, kompakt, modulær og omkostningseffektiv type effektelektronikløsninger, der giver en øjeblikkelig og effektiv respons i lav- eller højspændingselektriske strømsystemer. De muliggør længere levetid for udstyret, højere procespålidelighed, forbedret strømsystemkapacitet og stabilitet og reducerede energitab, der overholder de mest krævende strømkvalitets- og energieffektivitetsstandarder og netkoder.

Deres alsidighed, øjeblikkelige responstid og adskillige fordele sammenlignet med konventionelle løsninger sammen med deres prisfald i de senere år gør, at APF’er i dag betragtes som en naturlig erstatning for konventionelle løsninger i mange applikationer. Deres korrekte specifikation og indkøbsproces er et kritisk aspekt, når man designer nye systemer eller overvejer deres anvendelse i eksisterende.

Christina Brædder

CEO Ample A/S

Christina Brædder er uddannet kemiingeniør med speciale indenfor analytisk kemi, og har lederuddannelse indenfor markedsføring. Hun har siden 1999 erhvervet en bred europæisk erfaring inden for elkvalitet og elektrisk beskyttelse samt præsenteret tekniske publikationer, og fungeret som inspirator for forfattere, lektorer og studerende i uddannelsessektoren.

I dag er hun en alsidig og dygtig leder af nichevirksomheden Ample A/S, som har særlig fokus på proces- og energioptimering samt levetidsforlængelse for el-tekniske anlæg f.eks. transformerstationer og forsyningstavler mv. Hun er også leder af Proswede El AB, som sælger og markedsfører el-komponenter i Norden indenfor elkvalitet, elektrisk beskyttelse og automation. Hun har været en førende ekspert i flere lederstillinger hos Eaton, SIBA GmbH og Siemens.

Forretnings- og markedsudvikling baseret på højteknologiske løsninger er hendes dybtliggende passion.

Dette dokument indeholder oplysninger tilhørende Ample A/S og må ikke gengives helt eller delvist eller videregives uden forudgående skriftlig tilladelse fra Ample A/S.