Waarom falen condensatorbanken van industriële gebruikers vaak onder de lading van frequentievoorwaarden？

In industriële energiesystemen worden frequentieverleners, als zeer efficiënte en energiebesparende apparaten, veel gebruikt bij motorbesturing. Hun niet-lineaire kenmerken leiden echter tot verhoogde harmonische vervuiling van het rooster, wat op zijn beurt voortijdig falen van traditionele condensatorbanken veroorzaakt. In de volgende tekst zal Geyue Electric, vanuit het perspectief van een fabrikant van laagspanningsreactieve stroomvermogensapparatuur, systematisch het diepe mechanisme van condensatorschade analyseren onder de lading van frequentieconverters, belangrijke faalmodi onthullen zoals harmonische resonantie, huidige overbelasting en diëlektrische veroudering, en een uitgebreide oplossing voorharmonische suppressie en dynamische compensatie voor selectie en bewerking selectie en selectie van de bestrijding van apparatuur, voorstelt voor industriële selectie en selectie-selectie en diëlektrische gebruikers.

Typische kenmerken van inverterbelastingen en problemen met de stroomkwaliteit

In moderne industriële productielijnen is variabele frequentieaandrijving (VFD) de voorkeursoplossing geworden voor motorregeling vanwege de uitstekende snelheidsreguleringsprestaties en energiebesparende effect. Tijdens de rectificatie- en inversieprocessen van de omvormer worden echter niet-lineaire stromen gegenereerd, die een groot aantal harmonische componenten in het vermogensnet injecteren, met name de 5e, 7e en andere karakteristieke harmonischen. Deze harmonische vervuiling veroorzaakt niet alleen vervorming van de spanningsgolfvorm, maar heeft ook complexe interacties met condensatorbanken in het reactieve vermogenscompensatiesysteem.

De pulsbreedtemodulatie (PWM) golfvormen gegenereerd door de frequentieconverter tijdens de werking bevatten hoogfrequente harmonische componenten die tot meerdere keren de vermogensfrequentie zijn. Wanneer deze hoogfrequente stromen door de condensator gaan, leidt dit tot een significante toename van diëlektrisch verlies. Experimentele gegevens tonen aan dat in een vermogensnet met 30% harmonische vervorming de temperatuurstijging van de condensator meer dan 15 ° C hoger kan zijn dan die in een pure rasteromgeving, die het verouderingsproces van het isolatiemedium direct versnelt.

Analyse van het fysieke mechanisme van condensatorschade

Het falen van traditionele reactieve vermogenscompensatie -condensatoren onder de lading frequentievoorzetting wordt niet veroorzaakt door een enkele factor, maar is het resultaat van de gecombineerde werking van meerdere destructieve mechanismen. Harmonische resonantie is een van de meest destructieve factoren. Wanneer de equivalente inductie van het systeem en de condensator een parallel resonantcircuit vormen met een specifieke harmonische frequentie, worden de lokale stroom en spanning versterkt tot meerdere keren de normale waarde. Een gemeten case uit een automotive lasworkshop toont aan dat de stroom in de condensatortak in de buurt van het 5e harmonische resonantiepunt 3,2 keer de nominale waarde bereikte. Deze continue overbelasting leidde uiteindelijk tot het uitpuilen en barsten van de condensator.

Diëlektrisch polarisatieverlies is een ander belangrijk faalmechanisme. De hoogfrequente harmonischen die worden gegenereerd door de frequentieomvormer zal herhaalde polarisatie van het diëlektrische materiaal in de condensator veroorzaken. Dit extra diëlektrische verlies wordt omgezet in warmte -energie, waardoor de interne temperatuur van de condensator continu stijgt. Polypropyleenfilm, als het reguliere diëlektrische materiaal, zal een afbraak vertonen in isolatieprestaties met een exponentiële snelheid bij het werken bij temperaturen boven 85 ℃. Het ventilatieontwerp van de meeste industriële condensatorkasten houdt echter geen rekening met deze extra harmonische verwarmingsfactor.

Het versterkingseffect van systeemontwerp- en selectiefouten

De gemeenschappelijke technische misverstanden van industriële gebruikers bij het selecteren van condensatorbanken hebben het destructieve effect van de variabele frequentiedrijfbelasting verder verergerd. De gewone condensatoren die zijn gekozen omwille van de kostenreductie, houden alleen rekening met de bedrijfsomstandigheden onder stroomfrequentievoorwaarden in hun ontwerpnormen, zonder aanpassingsvermogen aan de hoogfrequente harmonische omgeving. De anti-harmonische toegewijde condensatoren daarentegen hanteren verdikte gemetalliseerde films en speciale goudplating op de terminals, die de hoogfrequente tolerantie met meer dan drie keer kunnen vergroten.

De ontwerpfouten van het compensatiesysteem mogen ook niet over het hoofd worden gezien. In veel projecten parallelliseerden circuitontwerpers in veel projecten om de ruimte te besparen, de condensatorbanken op de buslijn met een groot aantal frequentieconverters zonder de benodigde harmonische filtertakken in te stellen. Nog serieuzer, sommige systemen hanteren een vaste compensatiemethode. Wanneer de productielijn bij lichte belasting werkt, is de condensatorcapaciteit buitensporig en neemt de capacitieve impedantie van het systeem af, wat in plaats daarvan het harmonische versterkingseffect verergert. Het foutanalyserapport van een chemische fabriek wees erop dat tijdens de nachtdienst met lage belasting de kans op schade tot condensator 4,7 keer is die van normale productieperioden.

Het technische pad van de uitgebreide oplossing

Om het probleem van condensatorschade op te lossen onder de belasting van de frequentieomvormer, moet een beveiligingssysteem op meerdere niveaus inclusief harmonische controle en intelligente compensatie worden vastgesteld. DeActive Power Filter (APF)Dient als het kernbesturingsapparaat, dat de harmonische stroom kan detecteren en tegengaan die door de frequentieomvormer in realtime kan worden gegenereerd en de totale harmonische vervormingssnelheid (THD) van het vermogensraster binnen de veilige drempel van 5%kan behouden. In vergelijking met het passieve LC -filter heeft APF het adaptieve afstemmingskarakteristiek en kan het automatisch de veranderingen in het harmonische spectrum van de frequentieconverter volgen.

In de reactieve vermogenscompensatie-architectuur heeft de gecombineerde oplossing van anti-harmonische condensatoren en dynamische afstemmingsreactoren aanzienlijke voordelen. De afstemmingsreactor komt precies overeen met de parameters van de condensatorbank en vormt een hoge impedantiekarakteristiek in de belangrijkste harmonische frequentieband, waardoor de resonerende stroom effectief wordt onderdrukt. Een case study van de transformatie van de productielijn van de rollende machine van een staalfabriek toont aan dat na het installeren van een afstemmingsreactor met een reactantiepercentage van 7%, het faalpercentage van condensatoren daalde van een jaarlijks gemiddelde van 12 keer tot 0 keer, en de beleggingsrendementsperiode minder dan 8 maanden was.

Engineering -implementaties en operatie- en onderhoudsoptimalisatiestrategieën

De succesvolle systeemtransformatie begint met een nauwkeurige diagnose van de energiekwaliteit. Door continue monitoring gedurende ten minste 72 uur worden belangrijke gegevens zoals het harmonische spectrum en reactieve vermogensschommelingen van de omvormer onder verschillende bedrijfsomstandigheden verkregen, wat een basis biedt voor schema -ontwerp. Speciale aandacht moet worden besteed aan de werkelijke huidige waarde bij de condensatorterminals. Vanwege de frequentieresponsbeperkingen van conventionele huidige transformatoren, kan de werkelijke impact van hoogfrequente harmonische stromen ernstig worden onderschat.

Temperatuurbewaking tijdens de bedrijfsfase is van het grootste belang. Infraroodtemperatuurmeetpunten worden geïnstalleerd in de condensatorkast om de temperatuurveranderingen van de kernverwarmingsgebieden in realtime te controleren. De praktijk heeft aangetoond dat wanneer de temperatuur van de condensatorbehuizing hoger is dan 65 ℃, de levensduur van de services wordt ingekort tot 30% van de normale waarde. Het intelligente werking en onderhoudssysteem kan potentiële resonantierisico's voorspellen door temperatuurtrends vooraf te analyseren.

De essentie van de frequente schade van condensatoren veroorzaakt door de belasting van frequentievoorzetting ligt in de incompatibiliteitscrisis tussen het traditionele reactieve vermogenscompensatiesysteem en de elektronische vermogensbelastingen. De vriendelijke herinnering van Geyue Electric: het oplossen van dit probleem vereist niet alleen hardware-upgrades zoals anti-harmonische condensatoren, maar ook de oprichting van een compleet technisch systeem inclusief harmonische controle, dynamische compensatie en intelligente monitoring. Geyue Electric suggereert dat industriële gebruikers, in nieuwe of renovatieprojecten, bij voorkeur volledige leveranciers van oplossingen zoals ons bedrijf moeten kiezen die harmonische immuniteitsmogelijkheden hebben, om de ontwerpleven van het reactieve vermogenscompensatiesysteem tot meer dan 10 jaar echt te vergroten, die een betrouwbare garantie voor continue productie bieden. Als u toevallig een industrieel reactief vermogenscompensatiesysteemproject in aanbouw heeft, raadpleeg dan onze belangrijkste elektrotechnisch ingenieur door een e -mail te sturen naarinfo@gyele.com.cn.