ในฐานะที่เป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกที่มีจำนวนมากที่สุดและก่อมลพิษมากที่สุดในภาคอุตสาหกรรม ความจำเป็นในการควบคุมฮาร์มอนิกสำหรับเตาเหนี่ยวนำความถี่กลางถือเป็นฉันทามติในอุตสาหกรรมอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ ปัญหามลพิษฮาร์มอนิกยังห่างไกลจากการแก้ไขอย่างเป็นรากฐาน
ในด้านหนึ่ง เทคโนโลยีการลดฮาร์มอนิกดูเหมือนจะเติบโตเต็มที่—ตัวกรองแบบพาสซีฟ ตัวกรองแบบแอคทีฟ การเรียงกระแสแบบหลายพัลส์ และโซลูชันอื่นๆ ล้วนมีการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมแล้ว
ในอีกด้านหนึ่ง อย่างไรก็ตาม องค์กรส่วนใหญ่ยังคงเผชิญกับความยากลำบากในทางปฏิบัติทั่วไปในระหว่างการลดฮาร์มอนิกจริง เช่น ความไม่สอดคล้องระหว่างโซลูชันและสภาพการทำงาน การขาดการวัดและการวินิจฉัยที่เหมาะสม และต้นทุนการบำรุงรักษาที่สูง ปัญหาเหล่านี้มักนำไปสู่ “การลดที่ไม่สมบูรณ์” หรือแม้แต่ “ผลลัพธ์ที่แย่ลงหลังการบำบัด”
โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และยังมีฟังก์ชันชดเชยกำลังรีแอกทีฟ
ทำงานเฉพาะกับลำดับคงที่ อาจเกิดเรโซแนนซ์กับระบบและทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ ประสิทธิภาพการกรองได้รับผลกระทบจากอิมพีแดนซ์ของระบบได้ง่าย
เหมาะสำหรับการใช้งานขนาดเล็กถึงขนาดกลางที่มีโหลดคงที่ ลำดับฮาร์มอนิกคงที่ (เช่น วงจรเรียงกระแส 6 พัลส์รุ่นเก่า) และมีความไวต่อต้นทุนสูง
ติดตามและชดเชยฮาร์มอนิกทั้งหมด (ลำดับที่ 2-50) แบบไดนามิก ด้วยการตอบสนองที่รวดเร็วและไม่ได้รับผลกระทบจากอิมพีแดนซ์ของระบบ
ต้นทุนค่อนข้างสูง ความจุต่อหน่วยจำกัด การบำรุงรักษาค่อนข้างซับซ้อน
การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำหรือการใช้งานทางโลหะวิทยาพิเศษที่ต้องการคุณภาพพลังงานสูง ฮาร์มอนิกที่ซับซ้อนและแปรผัน และการระงับการกะพริบของแรงดันไฟฟ้า
เลือกใช้งานง่าย (ต้องระบุพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า) ไม่ต้องทดสอบระบบหรือบำรุงรักษา (ภายใน 3 ปี) ไม่ดูดซับฮาร์มอนิกจากต้นทาง และกรองฮาร์มอนิกที่ไม่ใช่ลักษณะเฉพาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยพื้นฐานแล้วเป็นเทคโนโลยีแบบพาสซีฟ ความสามารถในการปรับตัวต่อความผันผวนของโหลดขนาดใหญ่อาจไม่ดีเท่ากับตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ
สำหรับเตาเหนี่ยวนำความถี่กลางแบบเรียงกระแส 6 พัลส์/12 พัลส์มาตรฐาน ที่ต้องการความง่ายในการติดตั้งและการบำรุงรักษาน้อยที่สุด THDi สามารถทำได้ที่ <10%
การควบคุมแบบแอคทีฟช่วยลดการเกิดฮาร์มอนิกส์ที่ต้นทาง ให้ผลลัพธ์ที่สำคัญ
การลงทุนอุปกรณ์สูง ขนาดหม้อแปลงใหญ่ และการปรับปรุงที่ซับซ้อน
โครงการเตาเหนี่ยวนำความถี่ปานกลางใหม่ขนาดใหญ่สามารถรวมกับการชดเชยตัวกรองด้านแรงดันสูงเพื่อให้ได้ประโยชน์ที่ครอบคลุม
ตัวกรองเฉพาะสำหรับเตาเหนี่ยวนำความถี่กลางเป็นอุปกรณ์จัดการคุณภาพไฟฟ้าที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับระบบจ่ายไฟของเตาเหนี่ยวนำความถี่กลาง โดยหลักแล้วใช้เพื่อระงับกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดจากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น เช่น วงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์ระหว่างการทำงานของเตา ลดมลพิษฮาร์มอนิกของกริด ปรับปรุงตัวประกอบกำลัง และลดการสูญเสียพลังงานและการเกิดความร้อนของอุปกรณ์ให้เหลือน้อยที่สุด ตัวกรองประกอบด้วยส่วนประกอบการกรองแบบพาสซีฟ รวมถึงรีแอกเตอร์และตัวเก็บประจุ โดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการสั่นพ้องที่ความถี่เฉพาะ ตัวกรองจะดูดซับและลดทอนฮาร์มอนิกเป้าหมาย เพื่อให้มั่นใจว่าระบบจ่ายไฟทำงานได้อย่างเสถียร ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์เตาเหนี่ยวนำความถี่กลางและปรับปรุงความเข้ากันได้กับกริด ตัวกรองดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทำความร้อนเหนี่ยวนำความถี่กลาง รวมถึงโลหะวิทยา โรงหล่อ และการอบชุบด้วยความร้อน
ก่อนการออกแบบโซลูชันการบรรเทา ต้องดำเนินงานพื้นฐานต่อไปนี้ให้เสร็จสิ้น:
1.1. ติดตามตรวจสอบโครงข่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องโดยใช้อุปกรณ์วิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้าแบบมืออาชีพ
1.2. รับค่าพารามิเตอร์หลักอย่างแม่นยำ เช่น การกระจายสเปกตรัมฮาร์มอนิก (ลำดับฮาร์มอนิกและเปอร์เซ็นต์เนื้อหา) และกราฟความผันผวนของกำลังรีแอกทีฟ
ข้อมูลที่วัดได้ข้างต้นเป็นพื้นฐานหลักสำหรับการออกแบบโซลูชัน และไม่ควรแทนที่ด้วยการประมาณเชิงประจักษ์หรือการเปรียบเทียบกับโครงการที่คล้ายคลึงกัน
ลักษณะฮาร์มอนิกที่แตกต่างกันสอดคล้องกับแนวทางทางเทคนิคที่แตกต่างกัน:
2.1. หากฮาร์มอนิกส่วนใหญ่เป็นฮาร์มอนิกเฉพาะที่คงที่ เช่น ลำดับที่ 5, 7, 11, 13 เป็นต้น และโหลดค่อนข้างคงที่ ตัวกรองแบบพาสซีฟมีข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจอย่างมีนัยสำคัญ และควรให้ความสำคัญเป็นอันดับแรก
2.2. หากองค์ประกอบฮาร์มอนิกซับซ้อนและแปรผัน หรือจำเป็นต้องระงับการกะพริบของแรงดันไฟฟ้า ควรใช้โซลูชันแบบไฮบริด APF หรือ SVG+FC เพื่อให้ได้ความสามารถในการตอบสนองแบบไดนามิกที่ดีขึ้น
2.3. สำหรับโครงการใหม่ที่มีขนาดใหญ่ ควรให้ความสำคัญกับเทคโนโลยีเรกติไฟเออร์แบบ 12/24 พัลส์ เพื่อลดการเกิดฮาร์มอนิกที่ต้นทาง
แนวทางทางเทคนิคที่แตกต่างกันมีจุดเน้นที่แตกต่างกันในระหว่างการดำเนินงานทางวิศวกรรม:
3.1. การออกแบบตัวกรองแบบพาสซีฟต้องคำนวณอัตราส่วนรีแอกแตนซ์ (เช่น 5%, 7% เป็นต้น) และแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของตัวเก็บประจุอย่างแม่นยำ โดยสำรองระยะปลอดภัยที่เหมาะสม เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการสั่นพ้องกับระบบ
3.2. สำหรับการเลือกอุปกรณ์แอคทีฟ ควรพิจารณาการกำหนดค่าสำรองของส่วนประกอบสำคัญ โดยให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความน่าเชื่อถือของแบรนด์และการออกแบบระบายความร้อนของอุปกรณ์หลัก (เช่น โมดูล IGBT)
กรณีศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิผลในการประยุกต์ใช้งานจริงของตัวกรองเฉพาะสำหรับเตาเหนี่ยวนำความถี่ปานกลางในการลดฮาร์มอนิกลักษณะเฉพาะและการระงับผลกระทบของกำลังรีแอกทีฟ
โรงงานหล่อโลหะแห่งหนึ่งดำเนินการเตาเหนี่ยวนำความถี่ปานกลางขนาด 5 ตันพร้อมวงจรเรียงกระแสแบบ 6 พัลส์ ในระหว่างการทำงาน จะเกิดฮาร์มอนิกอันดับที่ 5, 7, 11 และ 13 อย่างมีนัยสำคัญ พร้อมกับผลกระทบของกำลังรีแอกทีฟที่รุนแรง (จุดสูงสุดระยะสั้นสูงถึง 2000 kvar) ซึ่งทำให้เกิดการกะพริบของแรงดันไฟฟ้าในโครงข่าย และก่อให้เกิดความเสี่ยงบางประการต่อการทำงานที่ปลอดภัยและเสถียรของระบบจ่ายไฟ
เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว โรงงานได้นำโซลูชันตัวกรองเฉพาะที่ออกแบบมาสำหรับเตาเหนี่ยวนำความถี่ปานกลางมาใช้
หลังจากการทดสอบเดินเครื่อง การปรับปรุงพารามิเตอร์การทำงานหลักมีดังนี้:
1. การลดฮาร์มอนิก: กระแสฮาร์มอนิกอันดับที่ 5, 7, 11 และ 13 ทางด้านแรงดันสูงทั้งหมดถูกลดลงให้อยู่ในขีดจำกัดที่กำหนดโดยมาตรฐานแห่งชาติ
2. ตัวประกอบกำลัง: เพิ่มขึ้นจาก 0.89 ก่อนการทดสอบเดินเครื่องเป็นค่าที่เสถียรสูงกว่า 0.95
3. การกะพริบของแรงดันไฟฟ้า: ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าโครงข่ายสูงสุดถูกระงับอย่างมีประสิทธิภาพให้อยู่ในช่วง 200 V เพื่อรับประกันความปลอดภัยในการทำงานของอุปกรณ์
กรณีศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าตัวกรองเฉพาะสำหรับเตาเหนี่ยวนำความถี่ปานกลางมีความสามารถในการปรับตัวทางวิศวกรรมที่ดีในการลดฮาร์มอนิกลักษณะเฉพาะและการระงับผลกระทบของกำลังรีแอกทีฟ และเหมาะเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานที่คุณลักษณะฮาร์มอนิกค่อนข้างคงที่และความผันผวนของโหลดอยู่ในช่วงที่ควบคุมได้
เตาอินดักชันความถี่ปานกลางจัดเป็นแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกที่มีขนาดใหญ่และรุนแรงที่สุดแห่งหนึ่งในระบบจำหน่ายไฟฟ้ากำลังทางอุตสาหกรรม ฮาร์มอนิกคุณลักษณะเฉพาะ (ลำดับที่ 5, 7, 11, 13 เป็นต้น) และผลกระทบจากกำลังรีแอกทีฟที่มีความรุนแรงซึ่งเกิดขึ้นนั้น ได้คุกคามความปลอดภัยของอุปกรณ์ในระบบโครงข่ายไฟฟ้า ความแม่นยำของการวัดพลังงาน และเสถียรภาพของการจ่ายไฟมาเป็นเวลายาวนาน
ในการแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติ อุตสาหกรรมมักเผชิญกับความท้าทายเชิงปฏิบัติหลายประการ ได้แก่ การขาดการวัดและการวินิจฉัยที่เหมาะสม ความไม่สอดคล้องระหว่างแนวทางแก้ไขกับสภาพการทำงานจริง ความเสี่ยงต่อการเกิดเรโซแนนซ์กับตัวกรองแบบพาสซีฟ และความยากลำบากในการสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนกับประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้ การแก้ไขปัญหาฮาร์มอนิกในหลายองค์กรจึงยังคงติดอยู่กับระดับของ “การแก้ไขภายหลังเชิงรับที่จัดการที่อาการ而非ต้นตอของปัญหา”
เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ในระดับอุตสาหกรรม บริษัทของเราได้พัฒนา ตัวกรองเฉพาะสำหรับเตาอินดักชันความถี่ปานกลาง โดยออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับคุณลักษณะการเรียงกระแสแบบ 6 พัลส์ และ 12 พัลส์ มีความง่ายในการเลือกขนาด ไม่ต้องปรับตั้งหน้างานหรือบำรุงรักษา กรองฮาร์มอนิกที่ไม่ใช่คุณลักษณะเฉพาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งระงับผลกระทบจากกำลังรีแอกทีฟ ถือเป็นทางเลือกอ้างอิงสำหรับผู้ใช้เตาความถี่ปานกลางในการดำเนินมาตรการแก้ไขปัญหาฮาร์มอนิก