Sådan vælger du det rigtige aktiveffektfilter til din applikation
Efter introduktionen af aktive effektfiltre i de to første artikler i denne serie, vil denne femte artikel diskutere funktioner og anvendelser af aktive belastningsbalancere.
Aktive belastningsbalancere (ALB for korte), også kaldet aktive fasebalancere eller dynamiske fasebalancere, har eksisteret siden begyndelsen af 2000’erne. Beskrivelse af deres topologi og driftsprincip kan findes så langt tilbage som i 2004. De blev udviklet som et skræddersyet design af aktive shuntfiltre (APF for kort) for at tage sig af problemerne i det elektriske kraftsystem skabt af faseubalancer, som konventionelle løsninger som statiske balancere, belastningsbalanceringstransformatorer (forkortet LBT) eller netværksrekonfiguration udført ved fase eller belastningsbalancering kunne ikke håndtere.
Funktioner
ALB’er giver afbødning af negative sekvensstrømme (afbalancering af trefasestrømme) og nulsekvensstrømreduktion (neutral strømreduktion og aflastning af neutrale ledere). De kan afbalancere enhver ubalanceret belastning fra forsyningssystemets synspunkt ved hjælp af strømstyring og konvertere dem til symmetriske trefasede aktive strømbelastninger. De kan også afbalancere systemspændinger, hvis ubalancen er forårsaget af ubalanceret aktiv eller reaktiv effekt af belastningen.
Moderne ALB’er kan tage sig af strømkvalitetsproblemer forårsaget af faseubalancer og understøtte udviklingen af ren energi ved at kombinere forskellige kontrolfunktioner i en enkelt enhed.
Markeder og applikationer
ALB’er kan anvendes til små, mellemstore eller store applikationer i få specialiserede segmenter.
De har nogle lav- og højspændingspotentiale applikationer, hvor deres brug giver mange fordele.
- Buesvejsemaskiner: Afskærmet metalbue, gaswolframbue, gasmetalbue, fluskernebue, dykket lysbue og elektroslaggesvejsning.
- Modstandssvejsemaskiner: Punkt-, søm-, stød-, flash-, projektions- og forstyrret svejsning.
- Enkeltfasede belastninger er ikke godt fordelt i det trefasede system i en facilitet som printere, plottere, kopimaskiner, computere, belysning, faxmaskiner, UPS-systemer, tv’er, aircondition osv.
- Jernbaneelektrificeringssystemer (tog og sporvogne).
- Enfasede lysbueovne (EAF) og øseovne (LF).
- Enfasede ladestationer til elbiler.
- Enfasede generatorer såsom små vindmøller og solcelle-invertere forbundet til det elektriske elsystem via enfasede power elektroniske invertere.
Design
En ALB er en effektelektronikbaseret enhed, der er forbundet parallelt med det udstyr, der genererer strømkvalitetsproblemerne, eller som har problemer med at overholde netkoden og kravene til energieffektivitet. ALB’en opfører sig som en styret strømkilde, der giver enhver form for strømbølgeform (med hensyn til fase, amplitude og frekvens) i realtid (typisk reaktionstid er under 50 mikrosekunder og typisk samlet responstid er under 100 mikrosekunder).
Ved deres tilslutningsevne til det elektriske strømsystem kan ALB’er klassificeres i 3-leder eller 4-leder enheder:
- 3-leder ALB’er bruges typisk til industri- og generationsapplikationer.
- 4-leder ALB’er bruges typisk til applikationer i bygninger.
Det mest almindelige driftsspændingsområde for ALB’er er 200 V op til 690 V, da de er bygget ved hjælp af lavspændings IGBT-switche. Det er muligt at tilslutte dem til højere spændinger ved hjælp af en passende step-up transformer.
Driftsprincip
Anvendelse af enfaset udstyr på et trefaset elsystem (forbundet fase-til-fase eller fase-til-neutral) resulterer i ubalancerede forhold i systemet.
Den ulige fordeling af udstyret mellem de tre faser sammen med variationer i det individuelle driftsbehov resulterer i ulige fasestrømme på systemet. Dette kaldes nuværende ubalance.
Hvis den er væsentlig, kan denne strømubalance resultere i adskillige problemer, herunder spændingsubalance og påvirke andet udstyr, der er tilsluttet i systemet.
Blandt andre problemer forårsager ubalancerede forhold for store neutrale strømme, hvilket resulterer i overophedning af motorer og transformere, strømtab og lavere systemeffektivitet. I denne type tilfælde er belastningsbalancering nødvendig for at forbedre systemets strømkvalitet og effektivitet.
ALB’er bruger strømstyring til at levere belastningsbalancerende funktionalitet i 3-leder og 4-leder systemer med deres fulde nominelle kapacitet. Hvordan dette forholder sig til effekt afhænger af variabler som belastningseffektfaktor. De injicerer kapacitiv eller induktiv negativ sekvensstrøm, der har en modsat fase af belastningens negative sekvensstrøm. Som følge heraf ser netværket symmetrisk belastning, og fasespændinger og strømme afbalanceres uden at udveksle aktiv effekt mellem netværket og ALB.
De mest almindelige krav fra slutbrugere består i at reducere både strøm- og spændingsubalance under 3%. Opfyldelse af disse krav garanterer en kontinuerlig, pålidelig og sikker drift af deres udstyr og processer, hvilket reducerer drifts- og vedligeholdelsesomkostninger. Det sikrer også, at anlægget overholder internationale eller lokale regler om strømkvalitet og energieffektivitet, hvilket reducerer det samlede energiforbrug.
Funktioner
De mest typiske kendetegn ved ALB’er, der kan findes i dag på markedet, kan klassificeres i følgende kategorier.
Fordele
De mest typiske fordele ved ALB’er, der kan findes i dag på markedet, kan klassificeres i følgende kategorier.
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.
© Copyright 2024 Ample A/S, Alle rettigheder forbeholdes
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.