Nous comprenons que chaque projet électrique présente des défis uniques, qu'il s'agisse de coûts énergétiques élevés, d'un espace limité, d'une installation complexe ou de conditions environnementales difficiles. Nos solutions sur mesure combinent nos produits de base (transformateurs, postes de transformation préfabriqués, appareillage de distribution) avec une conception d'ingénierie professionnelle pour répondre aux besoins spécifiques de différents secteurs industriels.
Solution de suppression des baisses de tension et d'amélioration de la qualité de l'énergie pour les transformateurs de terre industriels
Un Nouveau Modèle de Gouvernance de la Qualité de l'Énergie Industrielle Basé sur la "Cartographie des Liens de Problèmes + Architecture Collaborative Tridimensionnelle"
Point Central : Dans la production industrielle, les charges d'impact telles que le démarrage et l'arrêt des moteurs et le fonctionnement des fours à arc peuvent provoquer des chutes de tension, tandis que les défauts à la terre entraînent des harmoniques de séquence nulle et un déséquilibre triphasé, dégradant ainsi la qualité de l'énergie. Cette solution permet une opération collaborative entre les transformateurs de terre, les générateurs statiques de puissance réactive (SVG) et les filtres actifs de puissance (APF), optimise les stratégies de régulation de l'impédance de terre, supprime les harmoniques de séquence nulle, stabilise la tension du système et assure le fonctionnement continu et fiable des charges industrielles sensibles à la qualité de l'énergie, telles que l'usinage de précision et la fabrication électronique.
1. Cartographie des Liens de Problèmes : Une Vue Panoramique des Sources de Perturbation aux Impacts sur les Charges
Les problèmes de qualité de l'énergie sur site industriel sont abstraits en une chaîne de trois étapes : "source de perturbation → chemin de propagation → manifestation des dangers", clarifiant le rôle clé des transformateurs de terre dans cette chaîne :
| Étape | Sources typiques de perturbations | Chemins de propagation | Risques pour la qualité de l'énergie |
|---|---|---|---|
| Génération de perturbation | Démarrage d'un moteur à haute puissance (courant de démarrage 5 à 8 fois la valeur nominale), affinage dans un four électrique à arc (fluctuations de courant sévères), coup de foudre/pannes de court-circuit au sol | Boucle de séquence nulle du réseau de distribution, chemins de couplage phase-à-phase | Affaissement de tension (amplitude tombant en dessous de 0,5 p.u.), interruption de courte durée |
| Propagation & amplification | Capacité de court-circuit du système insuffisante, impédance de mise à la terre non adaptée, résonance d'impédance harmonique | Boucle de mise à la terre du point neutre → asymétrie de la tension de phase → injection d'harmoniques de séquence nulle (3e, 9e ordre, etc.) dans les charges | Degré d'asymétrie triphasée >2%, Distorsion Harmonique Totale (DHT) >8% (dépassant les limites de la classe 1 de la norme IEC 61000-4-30) |
| Impact sur la charge | Machines-outils CNC de précision, machines de lithographie pour semi-conducteurs, lignes de production SMT électroniques | Déclenchement de la protection contre la sous-tension causé par les fluctuations de tension, réduction de la précision d'usinage, baisse du rendement des produits | Les pertes dues aux arrêts peuvent atteindre plusieurs centaines de milliers de yuans par heure |
Résultat clé : En tant qu'équipement central pour le raccordement au point neutre et le chemin de courant de séquence zéro, les caractéristiques d'impédance de mise à la terre du transformateur de mise à la terre affectent directement l'efficacité de la suppression des affaissements et les niveaux de conduction harmonique. Il doit former une synergie avec la compensation dynamique de puissance réactive (SVG) et le filtrage actif de puissance (APF) pour couper ou affaiblir cette chaîne de propagation "perturbation → danger".
2. Architecture collaborative tridimensionnelle : Liaison entre la couche d'appareils, la couche de contrôle et la couche de stratégie
Une architecture tridimensionnelle de "couche d'appareils - couche de contrôle - couche de stratégie" est construite pour réaliser une collaboration approfondie entre les transformateurs de mise à la terre, le SVG et l'APF :
2.1 Couche d'appareils : Matrice matérielle complémentaire
- Transformateur de mise à la terre : Fournit une impédance de raccordement au point neutre contrôlable (résistance fixe/ajustable, réactance ou type composite), limite l'amplitude du courant de séquence zéro en cas de défaut et fournit une référence de point neutre stable pour le SVG/APF.
- SVG (Générateur de Var Statique) : Compense rapidement les déficits de puissance réactive des charges d'impact (temps de réponse <5ms), augmente l'amplitude de tension lors des événements d'affaissement et maintient la tension supérieure à 0,9 p.u.
- APF (Filtre Actif de Puissance) : Cible et filtre les principales harmoniques de séquence zéro/négative comme les ordres 3, 5 et 7, réduit le THD et élimine les risques de résonance harmonique.
- Interface collaborative : Les trois appareils sont interconnectés via un bus de communication IEC 61850 partagé pour assurer le partage de données et la synchronisation des commandes.
2.2 Couche de contrôle : Algorithme de contrôle coordonné multi-objectif
- Contrôle prioritaire de l'affaissement de tension : Lorsqu'une chute de tension >10% est détectée, le SVG injecte immédiatement de la puissance réactive capacitive pour augmenter la tension ; le transformateur de mise à la terre passe en mode basse impédance pour réduire la chute de tension de séquence zéro ; l'APF supprime de manière synchrone l'amplification harmonique causée par l'affaissement.
- Gouvernance des harmoniques et de l'instabilité : Pendant le fonctionnement en état stable, l'APF prend la tête dans l'annulation des harmoniques, et le transformateur de mise à la terre ajuste finement l'impédance pour rompre les conditions de résonance harmonique (évitant le pic de courant causé par une impédance minimale à un certain ordre harmonique).
- Résilience aux défauts et protection : En cas de défaut de terre, le transformateur de mise à la terre limite le courant de défaut ; le SVG/APF passe en mode de résilience aux défauts pour prévenir les dommages par surintensité et aide la protection par relais à localiser rapidement la phase défectueuse.
2.3 Couche de stratégie : Bibliothèque de modes d'exploitation adaptés aux scénarios
Préréglage de plusieurs modes de scénarios industriels, qui se changent automatiquement en fonction de la charge et de l'état du réseau en temps réel :
- Mode de charge d'impact (démarrage de groupe de moteurs, commutation de four électrique à arc) : Soutien de puissance réactive à haute dynamique par le SVG + réponse rapide du transformateur de mise à la terre avec faible impédance.
- Mode de usinage de précision en état stable : Suppression harmonique de haute précision par l'APF + impédance fixe du transformateur de mise à la terre pour assurer l'équilibre de séquence zéro.
- Mode d'urgence en cas de défaut : Limitation du courant de défaut par le transformateur de mise à la terre + entrée du SVG/APF en état de protection pour assurer l'alimentation de courte durée des charges critiques.
3. Mise en œuvre de stratégies basées sur les scénarios : De la solution générale à la personnalisation industrielle
En ciblant les points de douleur de la qualité de l'énergie dans différents scénarios industriels, la stratégie collaborative est affinée :
| Scénario | Caractéristiques principales des perturbations | Focalisation de la stratégie collaborative | Indicateurs attendus |
|---|---|---|---|
| Atelier de mécanique de précision | Sensibilité aux sags de tension (alarme déclenchée lorsque ≤0.8 p.u.), harmoniques principalement provenant des convertisseurs de fréquence | L'APF priorise la suppression des harmoniques d'ordre 5/7 ; le SVG maintient la tension ≥0.95 p.u. ; le transformateur de terre adopte une impédance fixe faible | Réduction de 90 % des occurrences de sags de tension, THD <3% |
| Usine sidérurgique à four électrique | Fluctuations de courant sévères (±50%), harmoniques de séquence zéro prononcés | Le SVG suit rapidement les changements de puissance réactive ; le transformateur de terre utilise une réactance ajustable pour supprimer la résonance de séquence zéro ; l'APF filtre les harmoniques d'ordre 3/9 | Réduction de 70 % du taux de fluctuation de tension, degré d'imperfection de la triphasie <1% |
| Ligne d'assemblage de fabrication électronique | Connexion parallèle de plusieurs dispositifs sensibles, susceptibles d'être affectés par les interférences en mode commun | Le transformateur de terre adopte un branchement hybride en étoile-triangle pour optimiser la boucle de séquence zéro ; l'APF supprime les harmoniques en mode commun ; le SVG assure la stabilité de la tension de bus | Réduction de 95 % du taux d'arrêt intempestif des équipements, amélioration de 5 % du rendement des produits |
4. Boucle de rétroaction des effets : Bénéfices quantitatifs et conformité aux normes
- Atténuation des sags de tension : le temps de récupération de l'amplitude du sag de tension <20ms ; la proportion de temps pendant lequel la tension sensible est maintenue au-dessus de 0,9 p.u. ≥99,9% (conforme à IEC 61000-4-30 Classe 1).
- Amélioration de la qualité de l'énergie : THD réduit de 8%–12% avant la rénovation à <3% ; le degré d'asymétrie triphasée <1% ; le courant harmonique de séquence zéro réduit de plus de 80%.
- Bénéfices économiques : après la rénovation d'une usine de semi-conducteurs, les pertes dues aux arrêts causés par les problèmes de qualité de l'énergie ont été réduites de 480 heures par an à <10 heures, permettant un regain de plus de 20 millions de yuans de valeur ajoutée annuelle.
- Conformité aux normes : répond aux spécifications internationales, y compris IEC 61000-4-30 (mesure de la qualité de l'énergie), IEC 61850 (interopérabilité de communication) et IEEE 519 (contrôle des harmoniques).
5. Conclusion
En s'éloignant de la mentalité de gouvernance par un seul dispositif, cette solution identifie les causes profondes de la dégradation de la qualité de l'énergie par le biais d'une cartographie des liens de problèmes, brise les barrières fonctionnelles entre les transformateurs de terre, SVG et APF via une architecture collaborative tridimensionnelle, et réalise la mise en œuvre de technologies générales à la personnalisation industrielle par le biais de stratégies basées sur les scénarios. Son cœur est de transformer le transformateur de terre d'un "dispositif de mise à la terre passif" en un "centre actif de gouvernance de la qualité de l'énergie". En atténuant les sags de tension, en éliminant les harmoniques et les déséquilibres, elle construit une ligne de défense de haute fiabilité pour les charges sensibles de l'industrie, et possède une valeur de réplication et de promotion dans les scénarios industriels mondiaux.
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