커패시터 산업 사용자 은행은 왜 주파수 변환기로드에서 자주 실패합니까?

산업용 전력 시스템에서, 고효율 및 에너지 절약 장치 인 주파수 변환기는 모터 제어에 널리 사용됩니다. 그러나 비선형 특성으로 인해 그리드 고조파 오염이 증가하여 전통적인 커패시터 뱅크의 조기 실패가 발생합니다. 다음 텍스트에서 Geyue Electric은 저전압 반응성 전력 보상 장비 제조업체의 관점에서 주파수 변환기의 부하 하에서 커패시터 손상의 깊은 메커니즘을 체계적으로 분석하고 고조파 공명, 현재 과부하 및 유전체 억제 및 유전체 보상 및 동적 보상을 기반으로하는 포괄적 인 솔루션을 제안하고 최적화를 제안합니다.

인버터 하중 및 전력 품질 문제의 일반적인 특성

현대 산업 생산 라인에서 가변 주파수 드라이브 장비 (VFD)는 우수한 속도 조절 성능 및 에너지 절약 효과로 인해 모터 제어에 선호되는 솔루션이되었습니다. 그러나 인버터의 정류 및 역전 과정에서 비선형 전류가 생성되어 전력 그리드, 특히 5, 7 및 기타 특징적인 고조파에 다수의 고조파 구성 요소를 주입합니다. 이 고조파 오염은 전압 파형의 왜곡을 유발할뿐만 아니라 반응성 전력 보상 시스템에서 커패시터 뱅크와 복잡한 상호 작용을합니다.

작동 중 주파수 변환기에 의해 생성 된 PWM (Pulse width modulation) 파형에는 전력 주파수의 최대 수십 개까지 고주파 고조파 고조파 구성 요소가 포함됩니다. 이러한 고주파 전류가 커패시터를 통과하면 유전체 손실이 크게 증가합니다. 실험 데이터에 따르면 30% 고조파 왜곡이있는 전력망에서 커패시터의 온도 상승은 순수한 그리드 환경에서보다 15 ° C를 초과 할 수 있으며, 이는 절연 매체의 노화 과정을 직접 가속화합니다.

커패시터 손상의 물리적 메커니즘 분석

주파수 변환기의 부하 하에서 전통적인 반응 전력 보상 커패시터의 실패는 단일 요인에 의해 발생하는 것이 아니라 다중 파괴 메커니즘의 결합 된 작용의 결과이다. 고조파 공명은 가장 파괴적인 요인 중 하나입니다. 시스템 및 커패시터의 등가 인덕턴스가 특정 고조파 주파수에서 평행 공진 회로를 형성하는 경우, 국소 전류 및 전압은 정상 값의 몇 배로 증폭 될 것이다. 자동차 용접 워크숍에서 측정 된 사례는 5 번째 고조파 공명 지점 근처에서 커패시터 브랜치의 전류가 정격 값의 3.2 배에 도달했음을 보여줍니다. 이 연속적인 과부하는 결국 커패시터의 팽창 및 파열로 이어졌습니다.

유전체 분극 손실은 또 다른 주요 고장 메커니즘입니다. 주파수 변환기에 의해 생성 된 고주파 고조파는 커패시터 내부의 유전체 재료의 반복 된 분극을 유발합니다. 이 추가 유전체 손실은 열 에너지로 변환되어 커패시터의 내부 온도가 지속적으로 상승합니다. 주류 유전체 물질로서 폴리 프로필렌 필름은 85 ℃ 이상의 온도에서 작동 할 때 지수 속도로 절연 성능의 분해를 나타낼 것이다. 그러나, 대부분의 산업용 커패시터 캐비닛의 환기 설계는이 추가 고조파 가열 계수를 고려하지 않습니다.

시스템 설계 및 선택 결함의 증폭 효과

커패시터 뱅크를 선택할 때 산업 사용자의 일반적인 기술 오해는 가변 주파수 드라이브 하중의 파괴 효과를 더욱 악화 시켰습니다. 비용 절감을 위해 선택된 일반적인 커패시터는 설계 표준에서 전력 주파수 조건에서 작동 조건을 고려하여 고주파 고조파 환경에 대한 적응력이 부족합니다. 대조적으로, 항 해조 전용 커패시터는 두꺼운 금속 필름과 터미널의 특수 금도 도금을 채택하여 고주파 내성을 3 배 이상 증가시킬 수 있습니다.

보상 시스템의 설계 결함도 간과해서는 안됩니다. 많은 프로젝트에서 공간을 절약하기 위해 회로 설계자는 필요한 고조파 필터링 분기를 설정하지 않고 많은 수의 주파수 변환기를 포함하는 버스 라인의 커패시터 뱅크를 직접 병렬화했습니다. 더욱 심각하게, 일부 시스템은 고정 된 보상 방법을 채택합니다. 생산 라인이 광 하중에서 작동하면 커패시터 용량이 과도하고 시스템의 용량 성 임피던스가 감소하여 대신 고조파 증폭 효과가 악화됩니다. 화학 공장의 결함 분석 보고서에 따르면 하중이 낮은 야간 이동 중에 커패시터 손상 확률은 정상 생산 기간의 4.7 배라고 지적했습니다.

포괄적 인 솔루션의 기술 경로

주파수 변환기의 부하 하에서 커패시터 손상 문제를 해결하려면 고조파 제어 및 지능형 보상을 포함한 다단계 보호 시스템을 설정해야합니다. 그만큼활성 전원 필터 (APF)주파수 변환기에 의해 생성 된 고조파 전류를 실시간으로 감지하고 반대 할 수있는 핵심 제어 장치 역할을하며 전력 그리드의 총 고조파 왜곡 속도 (THD)를 5%의 안전 임계 값 내에 유지할 수 있습니다. 수동 LC 필터와 비교하여 APF는 적응 형 튜닝 특성을 가지며 주파수 변환기의 고조파 스펙트럼의 변화를 자동으로 추적 할 수 있습니다.

반응성 전력 보상 아키텍처에서, 항 해조 커패시터와 동적 튜닝 원자로의 결합 된 솔루션은 상당한 이점이있다. 튜닝 반응기는 커패시터 뱅크의 매개 변수와 정확히 일치하여 주요 고조파 주파수 대역에서 고 임피던스 특성을 형성하여 공진 전류를 효과적으로 억제합니다. 제철소 롤링 머신 생산 라인의 변형에 대한 사례 연구에 따르면 7% 리액턴스 비율로 튜닝 원자로를 설치 한 후 커패시터의 고장 속도는 연간 평균 12 배에서 0 배에서 0 배로 감소했으며 투자 수익 기간은 8 개월 미만이었습니다.

엔지니어링 구현 및 운영 및 유지 보수 최적화 전략

성공적인 시스템 변환은 정확한 전력 품질 진단으로 시작됩니다. 72 시간 이상 동안 지속적인 모니터링을 통해, 다양한 작동 조건 하에서 인버터의 고조파 스펙트럼 및 인버터의 반응성 전력 변동과 같은 주요 데이터가 얻어져 체계 설계의 기초를 제공합니다. 커패시터 터미널의 실제 전류 값에 특별한주의를 기울여야합니다. 기존의 전류 변압기의 주파수 응답 한계로 인해 고주파 고조파 전류의 실제 영향은 심각하게 과소 평가 될 수 있습니다.

작동 단계에서 온도 모니터링이 가장 중요합니다. 적외선 온도 측정 지점은 커패시터 캐비닛에 설치되어 코어 가열 영역의 온도 변화를 실시간으로 모니터링합니다. 실습에 따르면 커패시터 하우징의 온도가 65 °를 초과하면 서비스 수명이 정상 값의 30%로 단축됩니다. 지능형 운영 및 유지 보수 시스템은 온도 추세를 미리 분석하여 잠재적 공명 위험을 예측할 수 있습니다.

주파수 변환기의 부하로 인한 커패시터의 빈번한 손상의 본질은 기존의 반응 전력 보상 시스템과 전력 전자 부하 사이의 비 호환성 위기에 있습니다. Geyue Electric의 친절한 알림 :이 문제를 해결하려면 항 해조 커패시터와 같은 하드웨어 업그레이드뿐만 아니라 고조파 제어, 동적 보상 및 지능형 모니터링을 포함한 완전한 기술 시스템을 설립해야합니다. Geyue Electric은 신규 또는 리노베이션 프로젝트의 산업 사용자가 고조파 면역 능력을 갖춘 회사와 같은 전체 솔루션 공급 업체를 우선적으로 선택하여 반응 전력 보상 시스템의 설계 수명을 10 년 이상 증가시켜 지속적인 생산에 대한 신뢰할 수있는 보증을 제공해야한다고 제안합니다. 건설중인 산업 반응 전력 보상 시스템 프로젝트가있는 경우 이메일을 보내서 최고 전기 엔지니어를 참조하십시오.info@gyele.com.cn.