Warum versagen die Kondensatorbanken von Industriebenutzern häufig unter der Last von Frequenzwandlern？?

In Industrial Power Systems werden Frequenzwandler als hocheffiziente und energiesparende Geräte in der motorischen Steuerung weit verbreitet. Ihre nichtlinearen Merkmale führen jedoch zu einer erhöhten harmonischen Verschmutzung der Gitter, was wiederum vorzeitig zu einem vorzeitigen Versagen herkömmlicher Kondensatorbanken führt. Im folgenden Text wird Geyue Electric aus Sicht eines Herstellers von Geräten mit niedriger Spannungsreaktikkompensation den tiefen Mechanismus der Kondensatorschäden unter der Belastung von Frequenzwandlern systematisch analysieren, wobei wichtige Fehlermodi wie harmonische Resonanz, aktuelle Überlastung und Dielektrikumalterung sowie die Auswahl von Dielektrikum und Operation für die Auswahl und die Optimierung der Dielektrik und die Auswahl der Dienste, die Auswahl von Dielektrikum und Operation für die Ausübung von Dielektrikern und die Auswahl von Diensten, systematisch analysieren.

Typische Merkmale von Wechselrichterlasten und Stromqualitätsproblemen

In modernen industriellen Produktionslinien ist die VFD (Variable Frequency Drive Equipment) aufgrund der hervorragenden Geschwindigkeitsregulierungsleistung und des energiesparenden Effekts zur bevorzugten Lösung für die motorische Steuerung geworden. Während der Korrektur- und Inversionsprozesse des Wechselrichters werden jedoch nichtlineare Ströme erzeugt, die eine große Anzahl harmonischer Komponenten in das Leistungsnetz injizieren, insbesondere das 5., 7. und andere charakteristische Harmonische. Diese harmonische Verschmutzung führt nicht nur zu einer Verzerrung der Spannungswellenform, sondern weist auch komplexe Wechselwirkungen mit Kondensatorbanken im Reaktiv -Leistungskompensationssystem auf.

Die vom Frequenzwandler während des Betriebs erzeugten Wellenformen der Pulsbreite (PWM) enthalten hochfrequente harmonische Komponenten, die bis zu mehreren Zehnfachen der Leistungsfrequenz sind. Wenn diese Hochfrequenzströme den Kondensator durchlaufen, führt dies zu einem signifikanten Anstieg des dielektrischen Verlusts. Experimentelle Daten zeigen, dass in einem Leistungsnetz mit 30% harmonischer Verzerrung der Temperaturanstieg des Kondensators mehr als 15 ° C höher sein kann als in einer reinen Gitterumgebung, die den Alterungsprozess des Isoliermediums direkt beschleunigt.

Analyse des physikalischen Mechanismus des Kondensatorschadens

Das Versagen der traditionellen Kondensatoren der Reaktivitätskompensation unter der Belastung der Frequenzwandler wird nicht durch einen einzelnen Faktor verursacht, sondern das Ergebnis der kombinierten Wirkung mehrerer zerstörerischer Mechanismen. Harmonische Resonanz ist einer der zerstörerischsten Faktoren. Wenn die äquivalente Induktivität des Systems und des Kondensators eine parallele Resonanzschaltung bei einer bestimmten harmonischen Frequenz bilden, wird der lokale Strom und die Spannung auf mehrmals des Normalwerts verstärkt. Ein gemessener Fall eines Automobilschweißworkshops zeigt, dass der Strom in der Kondensatorzweig in der Nähe des 5. Harmonischen Resonanzpunkts das 3,2 -fache des Nennwerts erreichte. Diese kontinuierliche Überlastung führte schließlich zum Ausbessern und Ausbruch des Kondensators.

Der Verlust des dielektrischen Polarisationsverlusts ist ein weiterer Mechanismus für Schlüsselversagen. Die vom Frequenzwandler erzeugten Hochfrequenzharmonischen verursachen eine wiederholte Polarisation des dielektrischen Materials innerhalb des Kondensators. Dieser zusätzliche dielektrische Verlust wird in Wärmeenergie umgewandelt, wodurch die innere Temperatur des Kondensators kontinuierlich ansteigt. Der Polypropylenfilm als Mainstream -dielektrisches Material zeigt einen Abbau der Isolationsleistung mit exponentieller Geschwindigkeit bei Temperaturen über 85 ° C. Die Belüftungsdesign der meisten industriellen Kondensatorschränke berücksichtigt jedoch diesen zusätzlichen harmonischen Heizfaktor nicht.

Der Amplifikationseffekt von Systemdesign- und Auswahlfehlern

Die gemeinsamen technischen Missverständnisse der Industrieanwender bei der Auswahl von Kondensatorbanken haben den zerstörerischen Effekt der variablen Frequenz -Antriebslast weiter verschärft. Die gewöhnlichen Kondensatoren, die aus Gründen der Kostenreduzierung ausgewählt wurden, berücksichtigen nur die Betriebsbedingungen unter Leistungshäufigkeitsbedingungen in ihren Entwurfsstandards, wobei die Anpassungsfähigkeit an das harmonische Umfeld mit hoher Frequenzmangel fehlt. Im Gegensatz dazu nehmen die anti-harmonischen speziellen Kondensatoren verdickte metallisierte Filme und spezielle Goldbeschichtung an den Terminals an, die die Hochfrequenztoleranz um mehr als dreimal erhöhen können.

Die Konstruktionsfehler des Kompensationssystems sollten ebenfalls nicht übersehen werden. Um Platz zu sparen, haben die Leiterdesigner die Kondensatorbanken direkt auf der Buslinie mit einer großen Anzahl von Frequenzwandlern parallelte, ohne die erforderlichen harmonischen Filterzweige einzurichten. Noch ernsthafter ist, dass einige Systeme eine feste Kompensationsmethode anwenden. Wenn die Produktionslinie bei Lichtbelastung arbeitet, ist die Kondensatorkapazität übermäßig und die kapazitive Impedanz des Systems nimmt ab, was stattdessen den harmonischen Amplifikationseffekt verschlimmert. Der Fehleranalysebericht einer chemischen Fabrik wies darauf hin, dass während der Nachtverschiebung mit geringer Belastung die Wahrscheinlichkeit eines Kondensatorschadens das 4,7 -fache der normalen Produktionsperioden beträgt.

Der technische Weg der umfassenden Lösung

Um das Problem der Kondensatorschädigung unter der Last des Frequenzwandlers zu lösen, muss ein Multi-Level-Schutzsystem einschließlich harmonischer Kontrolle und intelligenter Kompensation festgelegt werden. DerAktiver Leistungsfilter (APF)dient als Kernkontrollvorrichtung, das dem vom Frequenzwandler erzeugten harmonischen Strom in Echtzeit erkennen und entgegenwirkt und die gesamte harmonische Verzerrungsrate (THD) des Leistungsnetzes innerhalb des sicheren Schwellenwerts von 5%behalten kann. Im Vergleich zum passiven LC -Filter verfügt APF über das adaptive Tuning -Merkmal und kann die Änderungen im harmonischen Spektrum des Frequenzwandlers automatisch verfolgen.

In der Architektur der reaktiven Leistungskompensation hat die kombinierte Lösung von anti-harmonischen Kondensatoren und dynamischen Tuning-Reaktoren erhebliche Vorteile. Der Tuning-Reaktor stimmt genau mit den Parametern der Kondensatorbank überein und bildet ein hohes Impedanzcharakteristik im Hauptfrequenzband der Hauptharmonischen und unterdrückt effektiv Resonanzstrom. Eine Fallstudie zur Transformation der Produktionslinie einer Stahlmühle zeigt, dass nach der Installation eines Tuning -Reaktors mit einer Reaktanzrate von 7% die Ausfallrate der Kondensatoren von einem jährlichen Durchschnitt von 12 -mal auf 0 Mal zurückging, und die Anlagerendite betrug weniger als 8 Monate.

Technische Implementierungen sowie Betriebs- und Wartungsoptimierungsstrategien

Die erfolgreiche Systemumwandlung beginnt mit einer präzisen Leistungsqualitätsdiagnose. Durch die kontinuierliche Überwachung über mindestens 72 Stunden werden wichtige Daten wie das harmonische Spektrum und die reaktiven Leistungsschwankungen des Wechselrichters unter verschiedenen Betriebsbedingungen erhalten, was eine Grundlage für die Gestaltung des Schemas bietet. Besondere Aufmerksamkeit sollte dem tatsächlichen aktuellen Wert an den Kondensatorterminals gelegt werden. Aufgrund der Frequenzbedarfsbeschränkungen herkömmlicher Stromtransformatoren kann der tatsächliche Einfluss hochfrequenter harmonischer Ströme stark unterschätzt werden.

Die Temperaturüberwachung während der Betriebsphase ist von größter Bedeutung. Die Messungspunkte der Infrarottemperatur werden im Kondensatorschrank installiert, um die Temperaturänderungen der Kernheizbereiche in Echtzeit zu überwachen. Die Praxis hat gezeigt, dass, wenn die Temperatur des Kondensatorgehäuses 65 ° C überschreitet, die Lebensdauer auf 30% des Normalwerts verkürzt wird. Das intelligente Betriebs- und Wartungssystem kann potenzielle Resonanzrisiken vorhersagen, indem Temperaturtrends im Voraus analysiert werden.

Die Essenz der häufigen Beschädigung von Kondensatoren, die durch die Last von Frequenzwandlern verursacht werden, liegt in der Inkompatibilitätskrise zwischen dem herkömmlichen Reaktivleistungskompensationssystem und den elektronischen Stromlasten. Die freundliche Erinnerung von Geyue Electric: Die Lösung dieses Problems erfordert nicht nur Hardware-Upgrades wie anti-harmonische Kondensatoren, sondern auch die Einrichtung eines vollständigen technischen Systems, einschließlich harmonischer Kontrolle, dynamischer Kompensation und intelligenter Überwachung. Geyue Electric schlägt vor, dass industrielle Anwender in neuen oder Renovierungsprojekten vorzugsweise vollständige Lösungslieferanten wie unser Unternehmen wählen sollten, die über harmonische Immunitätsfunktionen verfügen, um die Designlebensdauer des Reaktiven Stromausgleichssystems auf mehr als 10 Jahre zu erhöhen und eine zuverlässige Garantie für kontinuierliche Produktion zu bieten. Wenn Sie zufällig über ein im Bau befindlicher Projekt für industrielle Reaktive -Stromkompensationssysteme verfügeninfo@gyele.com.cn.