1抑制諧波干擾的主要設(shè)計方法
1.1選擇合理的供配電系統(tǒng),改進(jìn)電氣系統(tǒng)設(shè)計,并宜按下列原則配置:非線性負(fù)荷靠近電源端:將非線性負(fù)荷與線性負(fù)荷的供電電源隔離,由不同母線段供電。
1.1.1為抑制貴重設(shè)備或功能重要設(shè)備(如大型計算機(jī)系統(tǒng)、整流裝置、變頻設(shè)備,醫(yī)療建筑中的核磁共振機(jī),CT機(jī),X光機(jī)加速器治療機(jī)等諧波源)宜采用專用配電回路或?qū)S米儔浩鞴╇姟?
1.1.2諧波含量較高且功率較大的低壓用電設(shè)備的配電回路,應(yīng)采用專路供電。
1.1.3改善三相不平衡度,將不對稱負(fù)荷(單相、相間負(fù)荷)合理分配到各相或分散接到不同的供電點(diǎn)上。
1.1.4對諧波源進(jìn)行合理配置,宜將具有互補(bǔ)作用的諧波源設(shè)備接在同一段母線上。
1.1.5供配電系統(tǒng)中的配電變壓器,當(dāng)無特殊要求時應(yīng)選用Dyn11型結(jié)線組別的三相電力變壓器。
1.1.6當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時,可將諧波源由增大容量的配電變壓器供電或采用由高一級電壓的電網(wǎng)供電。
1.2電力系統(tǒng)設(shè)計時,應(yīng)將提高功率因數(shù)的電容器與能使高頻電流流入電力電容器的電氣設(shè)備分離。
1.3工程設(shè)計中采用無功功率補(bǔ)償電容器組串聯(lián)電抗器的方案抑制諧波,在無功功率補(bǔ)償回路中串聯(lián)非調(diào)諧濾波電抗器抑制諧波時,為避免電力電容器組對系統(tǒng)諧波的放大,L—C串聯(lián)支路的諧振頻率應(yīng)低于系統(tǒng)中可能產(chǎn)生諧波放大的最低次諧波的頻率。
1.4配電線路上的變頻設(shè)備,應(yīng)靠近被控設(shè)備安裝。
1.5不宜將對諧波敏感的信息技術(shù)設(shè)備,布置在可能成為諧波騷擾源(如電力變壓器,電焊機(jī)、整流器、變頻器、調(diào)速電梯、氣體放電燈以及感性負(fù)荷的開啟、關(guān)閉設(shè)備等)的近旁。
1.6在對諧波敏感的用電設(shè)備前,宜裝設(shè)諧波抑制或諧波隔離裝置。
2諧波治理的主要設(shè)計方法
2.1當(dāng)公共連接點(diǎn)或系統(tǒng)裝置內(nèi)部連接點(diǎn)處的諧波電壓超標(biāo)時,對于諧波電流較大的非線性負(fù)荷,當(dāng)諧波波頻較寬(如大功率整流設(shè)備),諧波源的自然功率因數(shù)就較高(如變頻調(diào)速器,核磁共振機(jī)等)時宜采用有源濾波器,并按下列原則進(jìn)行諧波治理:
2.1.1當(dāng)非線性負(fù)荷容量占配電變壓器容量的比例較大,設(shè)備的自然功率因數(shù)較高時,宜在變壓器低壓配電母線側(cè)集中裝設(shè)有源電力濾波器。
2.1.2當(dāng)一個區(qū)域內(nèi)有較分散且容量較小的非線性負(fù)荷時,宜在分配電箱母線上裝設(shè)有源電力濾波器。
編制說明
諧波產(chǎn)生源及典型電流波形
諧波抑制及治理的設(shè)計方法
諧波抑制及治理的容量設(shè)計
低壓配電系統(tǒng)諧波監(jiān)測系統(tǒng)圖
低壓配電系統(tǒng)諧波監(jiān)測接線圖
變電所諧波抑制方案
綜合演播區(qū)集中治理示意圖
公共建筑諧波治理示意圖
醫(yī)療場所諧波治理示意圖
蠻頻調(diào)速系統(tǒng)諧波治理示意圖
低壓配電系統(tǒng)諧波治理實(shí)例
相關(guān)技術(shù)資料
諧波介紹
帶諧波顯示的多功能電能表及多功能諧波表設(shè)計選型
多功能電能表及多功能諧波表典型接線圖
無功補(bǔ)償控制器設(shè)計選型
消諧式無功補(bǔ)償模塊設(shè)計選型
有源濾波器及諧波綜合保護(hù)裝置設(shè)計選型
有源濾波器安裝技術(shù)要求
濾波方案選擇框圖
有源濾波器及諧波保護(hù)器設(shè)計選型
濾波裝置模塊規(guī)格尺寸
《國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集:低壓配電系統(tǒng)諧波抑制及治理(國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計參考圖)(11CD403)》主要針對低壓配電系統(tǒng)中的諧波問題,以產(chǎn)生諧波的諧波源為對象,針對性地給出諧波抑制及治理解決方案。
低壓斷路器 :低壓斷路器又稱自動開關(guān),它是一種既有手動開關(guān)作用,又能自動進(jìn)行失壓、欠壓、過載、和短路保護(hù)的電器。它可用來分配電能,不頻繁地啟動異步電動機(jī),對電源線路及電動機(jī)等實(shí)行保護(hù),當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的...
低壓配電系統(tǒng),先看系統(tǒng)圖是幾條回路、管線多大規(guī)格、開關(guān)多大、負(fù)荷多大,與開關(guān)容量是否匹配;再看各樓層走線是否合理,平面走線是否經(jīng)濟(jì)、便捷可靠。
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深港西部通道聯(lián)檢大樓低壓配電系統(tǒng)的諧波治理方案 深圳市建筑設(shè)計研究總院第三設(shè)計院 趙榮軍 13380362004 [摘 要 ]:低壓配電系統(tǒng)的諧波治理 ,需要根據(jù)負(fù)荷性質(zhì),進(jìn)行合理分析,找出諧 波類別,才可進(jìn)行科學(xué)選型。 【關(guān)鍵詞】 : 諧波危害;諧波源;諧波治理標(biāo)準(zhǔn);諧波治理技術(shù)。 前言 隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展, 科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, 越來越多的非線性用電設(shè)備在低壓用戶端使 用,這就給低壓供電網(wǎng)帶來了大量的諧波污染。 針對這一情況, 國家在 IEC 和我國 GB/T14549 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上, 準(zhǔn)備出臺強(qiáng)制性規(guī)范, 限制電網(wǎng)中的諧波含量, 這要求我們在工程項(xiàng)目的設(shè) 計和實(shí)施工作中對這一問題要有一定的認(rèn)識與準(zhǔn)備。 配電系統(tǒng)中諧波的存在會帶來多方面的危害: 對于變壓器, 諧波電流可導(dǎo)致銅損和雜散 損耗增加,諧波電壓會增加鐵損,導(dǎo)致變壓器在運(yùn)行中自身功率損耗增加而造成用電浪費(fèi); 對于功率因數(shù)補(bǔ)償電容
國網(wǎng)寧波慈溪供電公司、浙江東禾工程設(shè)計有限公司的研究人員茅靖、方健美,在2017年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出,隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展,電能質(zhì)量問題越來越引起廣泛關(guān)注。由于各種非線性負(fù)荷應(yīng)用普及,產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)的污染日益加重,因此諧波治理已成為國內(nèi)外廣泛關(guān)注的課題。
本文主要闡述了諧波污染及其危害,諧波治理及其抑制的方法,并對產(chǎn)生諧波源的電氣設(shè)備做了具體的分析。
1 前言
一個理想的電力系統(tǒng)應(yīng)該具備一個恒定的頻率和恒定的正弦波形,并按照特定的電壓標(biāo)準(zhǔn)向電網(wǎng)及電力用戶提供相對比較理想的電源。電能質(zhì)量一般由電源的頻率、電源的幅值和電源的波形畸變來體現(xiàn)。
發(fā)電廠調(diào)節(jié)并控制電力系統(tǒng)的振幅和頻率,非線性負(fù)荷引起波形畸變。對于電阻,電阻加熱絲,磁感應(yīng),白熾燈等這些傳統(tǒng)線性負(fù)荷,其電流波形為正常的正弦波。而對于家用視聽設(shè)備,電視機(jī),電氣設(shè)備,焊接設(shè)備,復(fù)印機(jī),逆變器、中頻電爐、超聲波裝置、計算機(jī),通信設(shè)備,變頻器,冷軋鋼機(jī)、充電電氣設(shè)備,變頻空調(diào),電動機(jī)、熒光燈,不間斷電源等這些非線性負(fù)荷,其電流波形為非正常的正弦波。
由于電網(wǎng)及電力用戶中存在著這些非線性負(fù)荷,導(dǎo)致了大量諧波的產(chǎn)生,而大量諧波的產(chǎn)生不僅危害著電能質(zhì)量、而且危害著電力用戶。諧波的存在使得電網(wǎng)電壓降低,線路損耗增加,造成電網(wǎng)容量的浪費(fèi);諧波的存在使得設(shè)備的穩(wěn)定性降低,導(dǎo)致各類自動及保護(hù)裝置誤動作;諧波的存在使得電動機(jī)效率降低,增大了電動機(jī)的工作噪聲;諧波的存在使得電力變壓器的鐵損及銅損增加,影響著電力變壓器的使用效率,縮短了電力變壓器的使用壽命;因此諧波的治理刻不容緩。
2 諧波的表示方法(略)
3 產(chǎn)生諧波的電氣設(shè)備
產(chǎn)生諧波的電氣設(shè)備、電子設(shè)備在當(dāng)今社會應(yīng)用相當(dāng)廣泛,例如:中頻電爐,超聲波裝置,家用視聽設(shè)備,電力電容器,電視機(jī),電氣設(shè)備,焊接設(shè)備,復(fù)印機(jī),逆變器、計算機(jī),通信設(shè)備,變頻器,充電電氣設(shè)備,變頻空調(diào),電動機(jī)、熒光燈,不間斷電源等電氣設(shè)備。
這些電氣設(shè)備具有明顯的非線性特性,工作時都會產(chǎn)生大量的諧波電流和諧波電壓,當(dāng)此類諧波電流及諧波電壓超過注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值和公用電網(wǎng)諧波電壓限值,則將會危害電力用戶和電網(wǎng)。
3.1 空調(diào)機(jī)電氣設(shè)備:由于空調(diào)機(jī)電氣設(shè)備功率較大,每臺功率500W到數(shù)千瓦不等,根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果表明:空調(diào)機(jī)諧波電流的大小隨著工作狀態(tài)的變化而變化,制熱狀態(tài)下THDI%在22~34%區(qū)間;制冷狀態(tài)下在20~27%區(qū)間;只開風(fēng)扇未制熱制冷狀態(tài)下在6~9%區(qū)間,在此工作狀態(tài)下以2~17次諧波為主。
可見,無論是制熱還是制冷工作狀態(tài)下,THDI都不是很小,甚至有可能還比較大。
3.2 電池充電器等電氣設(shè)備:用于各種對充電電池充電的裝置均可稱之為電池充電器,此類電氣設(shè)備的諧波含有率取決于電池的數(shù)量和容量。隨著全球氣候變暖、資源枯竭、以及國家節(jié)能減排的優(yōu)惠政策的驅(qū)動下,屬于新能源行列的電動汽車在未來將會被廣泛的應(yīng)用,因此未來它可能成為主要的產(chǎn)生諧波電流、諧波電壓的家用電器之一。
因?yàn)槌潆娖鞯倪B接與單相共整流電路相同,通過對電流的分解即可獲得高次、奇次、以及各次諧波電流。作為電源系統(tǒng)的負(fù)荷之一,變壓器的勵磁電流也應(yīng)考慮在內(nèi)。對于充電器,在負(fù)荷電流中的勵磁電流的比例是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電力變壓器,因此充電器等電氣設(shè)備的諧波危害亦不容忽視。
3.3 計算機(jī)等電氣設(shè)備:一般計算機(jī)電氣設(shè)備諧波電流和諧波電壓及用電負(fù)荷的非線性用電主要來自顯示器CRT。由于家用計算機(jī)和商場計算機(jī)的應(yīng)用普及以及計算機(jī)電氣設(shè)備的諧波含有率相對比較高,這將引起電視機(jī)的諧波電流和計算機(jī)的諧波電流相位重合的可能性大大增加,從而導(dǎo)致計算機(jī)等電氣設(shè)備的諧波效應(yīng)會迅速增加,因此計算機(jī)等電氣設(shè)備的諧波危害顯而易見。
3.4 穩(wěn)壓泵、消防水泵、消防電梯、不間斷電源、生活水泵等電氣設(shè)備主要諧波含量為5、7、9次諧波,以5次諧波比重較大。
3.5 電視機(jī):電視機(jī)群是電網(wǎng)及電力用戶諧波影響最大的家用電器之一。同一相電壓向多臺電視機(jī)供電具有相同的諧波相位,當(dāng)同時使用率相對較高時,則造成配電網(wǎng)諧波也相應(yīng)的增加,尤其是9次諧波、7次諧波、5次諧波和3次諧波最為嚴(yán)重。
3.6 熒光燈: 不同的熒光燈諧波電流含有率存在較大差異,因?yàn)椴煌臒晒鉄舨捎玫恼髌饕膊煌?,而諧波電流的產(chǎn)生很大一部分都由熒光燈整流器產(chǎn)生。
在以往普通的長管熒光燈為主要的照明燈具,但現(xiàn)在照明燈具越來越多樣性,越來越多的采用緊湊型燈具,在各種各樣的燈具滿足了人們需求的同時,也造成了諧波污染的多樣性。
其中電子鎮(zhèn)流器脈沖型各奇次含有率亦高達(dá)15~18%,特別是3次諧波居然高達(dá)70~80%,3次諧波含有率較高的繞線式鎮(zhèn)流器,一般可達(dá)8~10%。諧波次數(shù)越高,含有率則越低;高頻時各次諧波含有率相對比較低,一般可達(dá)3~15%左右。
4 諧波對電力系統(tǒng)的危害
諧波對電力系統(tǒng)的危害是比較嚴(yán)重的,主要體現(xiàn)在:
(1)部分供電線路的損耗由諧波引起。由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),使線路電阻隨頻率增加而提高,造成電能的損失和浪費(fèi);諧波電流可能造成線路過載過熱,損害導(dǎo)體絕緣,同時高頻諧波可能造成集膚效應(yīng)降低電纜的載流能力。
(2)諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧波電流的存在導(dǎo)致電力變壓器產(chǎn)生附加的損耗,從而引起過載、過熱,加速了絕緣介質(zhì)的老化,導(dǎo)致絕緣損壞。正序和負(fù)序諧波電流在旋轉(zhuǎn)電動機(jī)定子中分別形成正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場,導(dǎo)致電動機(jī)效率降低,發(fā)熱增加。
而正序和負(fù)序諧波電流在同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子中分別形成正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場,造成局部發(fā)熱,縮短其使用壽命。
(3)諧波電流不但會使電子電氣設(shè)備出現(xiàn)較大的誤差,甚至引起電子電氣設(shè)備的失靈。諧波電流及諧波電壓影響通訊及通信設(shè)備一般通過磁感應(yīng)、電容耦合、電感應(yīng)及電氣傳導(dǎo)等方式, 磁感應(yīng)、電氣傳導(dǎo)、電感應(yīng)及電容耦合等方式對低頻信號影響更大。
例如變流器等電氣設(shè)備在換相時注入的高壓脈沖含有較高的諧波頻率,甚至可以達(dá)到1MHz,這些諧波頻率將會影響通信設(shè)備、通信線路的正常工作,從而導(dǎo)致通信系統(tǒng)處于癱瘓的狀態(tài)。
(4)使電力電容器產(chǎn)生發(fā)熱、噪聲、鼓肚、擊穿以及絕緣壽命縮短等危害。對諧波頻率比較敏感的電力電容器,因其自身的容性阻抗特性,以及頻率與容抗成反比的特性,使得諧波電流容易被電力電容器吸收從而引起電容器發(fā)熱過載。
此外,基波電壓與諧波電壓疊加時使電壓波形增多了起伏,傾向于增多每個周期中局部放電的次數(shù),相應(yīng)地增加了每個周期中局部放電次數(shù)的功率,使電力電容器產(chǎn)生發(fā)熱、噪聲、鼓肚、擊穿以及絕緣壽命縮短等危害。
5 諧波限值
針對目前電網(wǎng)受諧波影響,國家也是規(guī)定了一些相關(guān)規(guī)范,電力諧波時刻危害著電力用戶和電網(wǎng),因此,國內(nèi)和國際已公布相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及其制定了相應(yīng)的措施從而到達(dá)限制電力諧波的目的,防止其對電力用戶和電網(wǎng)的危害。
例如:限制公共電網(wǎng)諧波的GB/T14549-1993、IEEE519-1992、公用電網(wǎng)間諧波GB/T 24337-2009、IEC 61000-3-4、IEC 61000-3-2、GB/Z17625.6-2003、GB/Z17625.1-2003等相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
所有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)都基于以下目標(biāo):(1)對其他系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾,使其在正常的狀態(tài)下工作;(2)根據(jù)用戶需求的電壓波形向用戶供電,使其滿足用戶的需要;(3)根據(jù)系統(tǒng)及其所接設(shè)備能夠允許的水平,將電力系統(tǒng)電流和電壓波形的畸變控制在一定的范圍內(nèi)。
注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值和公用電網(wǎng)諧波電壓限值如下:
表1 公用電網(wǎng)諧波電壓限值(GB/T14549-1993)
表2 注入公共鏈接點(diǎn)的諧波電流允許值(GB/T14549-1993)
6 治理諧波的措施
6.1 當(dāng)諧波電壓超過連接點(diǎn)處的限值,諧波源的自然功率因數(shù)較高(如核磁共振機(jī)、變頻調(diào)速器等電氣設(shè)備),非線性負(fù)荷的諧波電流較大,諧波波頻較寬(如大功率電氣設(shè)備)時,諧波按下列原則進(jìn)行治理:
(1)采用專用配電回路或?qū)S米儔浩鞴╇姡?/p>
(2)當(dāng)非線性負(fù)荷容量占配電變壓器容量的比例較大,設(shè)備的自然功率因數(shù)較高時,應(yīng)在變壓器低壓配電母線側(cè)集中裝設(shè)有源電力濾波器;
(3)當(dāng)配電變壓器僅為少數(shù)重要的非線性設(shè)備提供電源時,宜采取就地裝設(shè)有源電力濾波器或者選用具備抑制諧波功能的設(shè)備對每臺產(chǎn)生諧波源的電氣設(shè)備進(jìn)行抑制及治理;
6.2 選擇合理的供電和配電系統(tǒng)應(yīng)按照以下原則進(jìn)行配置:將線性負(fù)荷與非線性負(fù)荷的供電電源有效的進(jìn)行隔離;盡可能的將非線性負(fù)荷設(shè)置在電源端;由短路容量較大的配電變壓器或不同母線段供電。
(1)對于功率較大且諧波含量較高的重要電氣設(shè)備(醫(yī)療建筑中的核磁共振機(jī)、CT機(jī)、X光機(jī)加速器治療機(jī)、整流裝置、變頻、大型計算機(jī)系統(tǒng)等諧波源)應(yīng)采用專路供電。
(2)合理配置諧波源,同一段母線上宜接具備互補(bǔ)功能的諧波源設(shè)備,從而達(dá)到互相抵消諧波的目的。
(3)將單相負(fù)荷、兩相負(fù)荷等不對稱負(fù)荷分散接到不同的供電點(diǎn)上或均勻合理的分配到各相,從而改善三相不平衡度,達(dá)到抑制和治理諧波的目的。三相不平衡引起電壓不平衡,而不平衡的電壓將導(dǎo)致半導(dǎo)體變流設(shè)備產(chǎn)生附加的諧波電流(非特征諧波)。
由此可見,三相平衡具有一定的抑制諧波的作用。Dyn11型結(jié)線組別的三相電力變壓器具有抑制高次諧波的特性,在進(jìn)行電力變壓器選擇時,Dyn11可作為首選。
6.3對容量較大,頻譜特性復(fù)雜,自然功率因數(shù)較低,負(fù)荷比較穩(wěn)定,3、5、7次諧波含量高的諧波源,抑制此類諧波源可采用有源與無源電力濾波器共同來完成。無源電力濾波器是由濾波電容器、電阻器和電抗器適當(dāng)組合而成。
它包括三種基本形式:并聯(lián)濾波、串聯(lián)濾波和低通濾波。并聯(lián)濾波同諧波源并聯(lián),不但具有濾波作用,而且還有無功補(bǔ)償?shù)淖饔茫淮?lián)濾波主要適用于三次諧波的治理;低通濾波主要適用于高次諧波的治理。這種方法的主要缺點(diǎn)是補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響,只能補(bǔ)償固定頻率的諧波,且易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,導(dǎo)致諧波放大,使無源電力濾波器過載甚至燒毀。有源電力濾波器能對幅值和頻率都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,其補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)的影響,無諧波放大的危險。
6.4 電力系統(tǒng)的諧波干擾包括系統(tǒng)外部諧波干擾和系統(tǒng)內(nèi)部諧波干擾兩部分。諧波干擾屬于電力系統(tǒng)外部,應(yīng)盡可能的避免串聯(lián)諧振的發(fā)生;以5次和7次為主的諧波干擾,應(yīng)避免串聯(lián)諧振發(fā)生;諧波干擾屬于電力系統(tǒng)內(nèi)部的,應(yīng)以抑制和濾除為主。
6.5 為抑制及治理諧波源在工程設(shè)計中經(jīng)常采用無功功率補(bǔ)償電力電容器組串聯(lián)電力電抗器的方案,電力系統(tǒng)中可能產(chǎn)生諧波放大的最低次諧波的頻率高于L-C串聯(lián)支路的諧振頻率,可有效避免系統(tǒng)諧波放大效應(yīng)。
依據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定,串聯(lián)電力電抗器的電抗率選擇應(yīng)根據(jù)電容參數(shù)與電網(wǎng)參數(shù)經(jīng)相關(guān)計算分析來綜合考慮確定,串聯(lián)電力電抗器的電抗率取值范圍應(yīng)滿足下列要求:用于限制諧波時,電抗率應(yīng)根據(jù)并聯(lián)電力電容器電氣設(shè)備接入電網(wǎng)處的背景諧波含量的測量值進(jìn)行選擇。
當(dāng)諧波為3次及以上時,電抗率取值應(yīng)在12.0%左右,亦可采取4.5%-5.0%與12.0%兩種電抗率混裝方式;當(dāng)諧波為5次及以上時,電抗率取值應(yīng)在4.5%~5.0%區(qū)間;僅用于抑制涌流時,電抗率取值應(yīng)在0.1%~1.0%區(qū)間。
6.6 諧波隔離抑制裝置應(yīng)裝設(shè)在用電設(shè)備前。配電線路上的變頻設(shè)備,應(yīng)靠近被控設(shè)備安裝。將敏感信息技術(shù)電氣設(shè)備置于干擾源附近(如不間斷電源、家用視聽設(shè)備、氣體放電燈、變頻器、配電變壓器、逆變器等)不合適。
7 諧波抑制及治理的容量設(shè)計
7.1 諧波電流的估算
由于諧波電流本身的計算與測量相對比較復(fù)雜,數(shù)據(jù)的收集亦相對比較困難,對于諧波電流的近似估計可采用下列公式:
表3 電流總諧波畸變率表
7.2 諧波補(bǔ)償裝置的容量估算和選型
可根據(jù)估算的諧波電流值進(jìn)行設(shè)備選型,亦可根據(jù)公共聯(lián)接點(diǎn)(PPC)或內(nèi)部聯(lián)接點(diǎn)(IPC)對諧波的要求進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的選型。
(1)采用無源濾波電氣裝置時,可按每千乏(kvar)無功容量折算成電流后按0.2~0.3的系數(shù)來計算諧波抑制電流(當(dāng)非線性負(fù)荷較多時,則取0.25)。例如200kvar的無功容量其消諧式無功補(bǔ)償電流大約為288A,此時按系數(shù)0.25折算,即可抑制72A的諧波電流。
(2)可依據(jù)諧波電流估算值的大小來進(jìn)行設(shè)計選型有源濾波電氣裝置。
(3)計算舉例如下:當(dāng)選擇配電變壓器容量為1600kVA,電流總諧波畸變率取值為25%,配電變壓器的負(fù)荷率取值為0.8,配電變壓器變比為10/0.4kV時,根據(jù)上述公式可得出諧波電流值為448A。消諧式無功補(bǔ)償容量根據(jù)配電變壓器容量進(jìn)行計算,當(dāng)消諧式無功補(bǔ)償裝置取500kvar時,其補(bǔ)償電流為720A,抑制的諧波電流按系數(shù)0.3折算即216A。
然而消諧式無功補(bǔ)償只能在一定的范圍內(nèi)抑制部分諧波,需要達(dá)到系統(tǒng)允許的諧波標(biāo)準(zhǔn)要求,單單選用消諧式無功補(bǔ)償是不夠的,想要達(dá)到系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)則需要三相有源濾波器的配合??紤]到部分諧波電流已經(jīng)被消諧式無功補(bǔ)償濾除了,根據(jù)計算232A為系統(tǒng)還未被濾除的諧波電流。根據(jù)需要選用的三相有源濾波器容量為200A~300A即可抑制諧波。
(4) 無源濾波器結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但濾波性能不佳,而有源濾波器正好相反。因此可采用無源與有源濾波器配合共同完成諧波的治理。采用并聯(lián)有源濾波器和并聯(lián)無源濾波器此種模式可以有效的進(jìn)行諧波治理,其中無源濾波器可以包括多組單調(diào)諧濾波器及高通濾波器,也可以只包括高通濾波器(此時,無源濾波器補(bǔ)償吸收比較固定的無功功率和頻率較高的諧波成分,而有源濾波器補(bǔ)償較快的沖擊性無功功率和頻率較低的諧波成分)。
這種模式下,有源濾波器仍起著諧波補(bǔ)償?shù)淖饔茫瑹o源濾波器濾除大部分諧波,因此有源濾波器容量很小。
8 結(jié)論
綜上所述,人們的生活因電子電力設(shè)備的使用而變的更加便利高效,然而大量電子電力設(shè)備的使用也為諧波的危害埋下了伏筆??傊C波的治理是一個漫長求索的過程,只有各個方面都嚴(yán)格按照國內(nèi)和國際公布的相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,才能有效的減少諧波帶來的危害。
特別是在設(shè)計階段就應(yīng)采取有效的設(shè)計方法,配置合理的補(bǔ)償容量和補(bǔ)償設(shè)備,積極主動的進(jìn)行諧波治理,才能既減少電能損耗,又能保證電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。
諧波抑制和無功功率補(bǔ)償(第3版) ¥50.8 領(lǐng)2元券
諧波問題猶如一個無形的毒瘤時時牽動著電力系統(tǒng)和用電設(shè)備的神經(jīng)。近年來,由于諧波問題的不斷產(chǎn)生和日益嚴(yán)重,許多廠商不得不對諧波問題加以重視,并紛紛采取一定的方式治理諧波。目前,關(guān)于諧波的處理方式主要有兩種,一種是諧波抑制,另一種是諧波濾除。但是很多用戶對這兩種方式還不是很了解,下面就簡單介紹一下諧波抑制和諧波濾除的區(qū)別。
諧波抑制 從專業(yè)角度來說,諧波抑制僅是一種技術(shù),即將將其限定到一定的范圍之內(nèi)。就是在電容器前段串聯(lián)電抗器,避免大量諧波流進(jìn)電容從而對電容造成損害,如串聯(lián)6%電抗器就可以抑制五次以上諧波流進(jìn)電容器。 一般情況下,對諧波抑制的方法主要以下兩種,第一種是在諧波源上采取措施,從改進(jìn)電力電子裝置入手,使注入電網(wǎng)的諧波電流減少,也就是最大限度的避免諧波的產(chǎn)生;第二種是在電力電子裝置的交流側(cè),利用LC無源濾波器和電力有源濾波器對諧波電流分別提供頻域諧波補(bǔ)償和時域諧波補(bǔ)償,這類方法屬于對已產(chǎn)生的諧波進(jìn)行有效抑制的方法。
諧波濾除
(1)不同于諧波抑制,諧波濾除則是將電網(wǎng)中的諧波除掉。一般情況下,諧波濾除的方法主要有:有源濾波器或者電容器加電抗器。
有源濾波器的原理是通過采用開關(guān)模式的電力電子變流器產(chǎn)生與諧波電流大小相等、相位相反的諧波電流來抵消電力系統(tǒng)中的諧波,從而克服了無源濾波器存在的缺陷。
有源電力濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置,它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。相對于無源濾波器,有源濾波器具有十分明顯的優(yōu)點(diǎn):
1.濾波精度高,諧波電流濾除率可達(dá)97%以上;
2.濾波范圍廣,濾波次數(shù):2--50次諧波及間諧波;
3.對負(fù)載的波動響應(yīng)快,響應(yīng)時間為1us;
4.動態(tài)注入電流以抑制諧波和補(bǔ)償功率因數(shù);
5.不會與系統(tǒng)發(fā)生諧振;
6.可多臺組合擴(kuò)展容量;
7.抑制系統(tǒng)過電壓,改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性
8.阻尼電力系統(tǒng)功率振蕩;
9.能抑制電壓閃變、補(bǔ)償三相不平衡、提高功率因數(shù);
10、系統(tǒng)的自我保護(hù)和穩(wěn)定性極強(qiáng)
(2)另一種諧波濾除的方法即電容器加電抗器,調(diào)整電容和電抗的值,使電容電抗支路對某次諧波點(diǎn)阻抗為零,就可以使諧波都流進(jìn)電容電抗支路,從而達(dá)到濾波的效果。
以上就是對于諧波抑制和諧波濾除的簡單分析。關(guān)于諧波治理問題,領(lǐng)步(北京)電能質(zhì)量設(shè)備有限公司的有源濾波器產(chǎn)品和無源濾波器產(chǎn)品能很好地解決諧波問題。
北京領(lǐng)步作為諧波治理專業(yè)廠商,13年研發(fā)諧波治理增效技術(shù)近百家高低壓治理諧波用戶,驗(yàn)證能提升諧波治理效果三成以上,提升35%以上的諧波濾除能力,保證治理諧波過關(guān)電費(fèi)只獎不罰,把電能質(zhì)量問題交給領(lǐng)步,準(zhǔn)放心!了解更多“諧波治理”的詳細(xì)信息,歡迎點(diǎn)擊我們的在線客服進(jìn)行咨詢,或者直接撥打全國統(tǒng)一服務(wù)熱線400-056-5258,我們期待您的來電!
從我國電力系統(tǒng)來看,諧波抑制工作已取得了顯著的效果,具體的方法如下
增加整流的相數(shù)
針對具有整流元件的設(shè)備,可以增加整流相數(shù)或者增加整流的脈動數(shù) ,從而有效地抑制頻率稍低的諧波當(dāng)整流相數(shù)增加至一倍時,諧波電流將下降4-5倍,大大降低了諧波的數(shù)量比如,當(dāng)整流相數(shù)為6相時,諧波電流是基波電流,而當(dāng)整流相數(shù)達(dá)到12相時,諧波電流僅是基波電流。
安裝交流濾波器
在容易產(chǎn)生諧波的設(shè)備上,安裝交流濾波器,可以有效降低連接設(shè)備的諧波電壓,從而抑制電力諧波的產(chǎn)生交流濾波器由不同的元件串聯(lián)而成,形成一個串聯(lián)諧振電路,利用其阻抗最小的優(yōu)勢,有效消除高次諧波在運(yùn)行中,諧波器和濾波器之間是并聯(lián)關(guān)系,不但起到過濾諧波的作用,也為系統(tǒng)提供無功補(bǔ)償、
裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置
電力系統(tǒng)中存在許多變化極快的諧波源,t匕如機(jī)車、電弧爐、軋鋼機(jī)等,這些設(shè)備不但會產(chǎn)生大量的諧波,而且會引起供電電壓的不穩(wěn)定,甚至造成電力系統(tǒng)中電壓的不平衡,嚴(yán)重影響電能的質(zhì)量因此,在產(chǎn)生諧波的諧波源附近,裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置,可以有效減少其產(chǎn)生的諧波的數(shù)量,也可以保持系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定和平衡目前,這種方法已取得較好的效益,得到了普遍的應(yīng)用、
使用新型的有源電力濾波器
有源電力濾波器是最新研制出的一種諧波濾波器,與傳統(tǒng)的無源濾波器有本質(zhì)的區(qū)別、有源電力濾波器不僅能夠吸收固定頻率的諧波,也能對處于動態(tài)變化的諧波以及無功進(jìn)行補(bǔ)償有源電力濾波器在工作時,可以從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流,并產(chǎn)生一個與之相等但極性相反的補(bǔ)償電流,兩者互補(bǔ)之后,電網(wǎng)電流中僅剩下基波分量、有源電力濾波器不僅能對動態(tài)變化的諧波進(jìn)行補(bǔ)償,而且在補(bǔ)償時不會受到電網(wǎng)阻抗的影響,因此,在實(shí)際應(yīng)用中得到高度重視,被廣泛使用 。