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江蘇安科瑞電器制造有限公司
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電網(wǎng)諧波危害及有源濾波裝置的控制應(yīng)用方案

時間:2015/1/24閱讀:1078
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摘要:本文分析了電力電網(wǎng)的諧波源、諧波特性和危害,并通過某大型鋼鐵股份公司低壓配電系統(tǒng)中有源濾波器的應(yīng)用案例,對比分析了有源濾波器投入前后的情況,說明了有源濾波器的諧波治理技術(shù)是供電電能質(zhì)量的有效手段之一,可將產(chǎn)生的諧波控制在小范圍內(nèi),達(dá)到科學(xué)合理用電,抑制電網(wǎng)污染,提高電能質(zhì)量,保證電氣設(shè)備的作用。

關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量;諧波;有源濾波

1 電能質(zhì)量與諧波

1.1 諧波的產(chǎn)生

隨著電力電子變流裝置的應(yīng)用日益廣泛,電能得到了更加充分的利用。但非線性電力裝置設(shè)備的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的電流諧波,畸變電流在電網(wǎng)中的流動導(dǎo)致了諧波電壓;諧波污染越來越多地威脅到電力系統(tǒng)、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,給同一網(wǎng)絡(luò)的線性負(fù)載和其它用戶帶來了大影響。諧波已與電磁干擾、功率因數(shù)降低并列為電力系統(tǒng)的三大公害。所以了解諧波產(chǎn)生的原理、研究供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題對供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常積的意義。諧波測量是諧波問題中的一個重要分支,對抑制諧波、解決諧波產(chǎn)生的問題有著重要的指導(dǎo)作用。因此對諧波的測量和分析是電力系統(tǒng)分析和控制中的一項(xiàng)重要工作,是繼電保護(hù)、故障測量等工作開展的重要前提。

      

1.2 諧波的危害

1.2.1使電力元件附加損耗加大,易引發(fā)火災(zāi)。

諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過中線會使線路過熱,甚至引起火災(zāi)。

1.2.2影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

諧波會影響電氣設(shè)備的正常工作,使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動和噪聲等,使變壓器局部嚴(yán)重過熱,使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短,以致?lián)p壞。

1.2.3引起電網(wǎng)諧振。

這種諧振可能使諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍,會對系統(tǒng),特別是對電容器和與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅,經(jīng)常使電容器和電抗器燒毀。

1.2.4使繼電保護(hù)誤動作,電氣測量誤差過大。

諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù),特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動裝置誤動作,造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失;諧波還會使電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確,產(chǎn)生計量誤差,給用電管理部門或電力用戶帶來經(jīng)濟(jì)損失。

1.2.5使工控系統(tǒng)崩潰。

臨近的諧波源或較高次諧波會對通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾,輕則產(chǎn)生噪聲,降低通信質(zhì)量,計算機(jī)無法正常工作;重則導(dǎo)致信息丟失,使工控系統(tǒng)崩潰。


1.3 諧波治理依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)

GB/T14549-1993 《電能質(zhì)量:公用電網(wǎng)諧波》

GB/T15543-2008 《電能質(zhì)量:三相電壓允許不平衡度》

GB/T12325-2008 《電能質(zhì)量:供電電壓允許偏差》

GB/T12326-2008 《電能質(zhì)量:電壓波動和閃變》

GB/T18481-2001 《電能質(zhì)量:暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》

GB/T15945-2008 《電能質(zhì)量:電力系統(tǒng)頻率允許偏差》

GB7625.1-1998  《低壓電氣電子產(chǎn)品發(fā)出的諧波電流限值》

GB/T15576-1995 《低壓無功功率靜態(tài)補(bǔ)償裝置總技術(shù)條件》

2典型應(yīng)用方案介紹

2.1項(xiàng)目背景

某鋼鐵股份公司是集煉焦、燒結(jié)、冶煉、軋材及科研開發(fā)為一體的特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè),其屬下X軋鋼廠主要生產(chǎn)中厚板等鋼材產(chǎn)品,由于生產(chǎn)需要,在低壓配電系統(tǒng)變壓器二次側(cè)的設(shè)備主要是電動機(jī),變頻器帶動電機(jī)工作。由于變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用大量非線性元件,所以在工作過程中產(chǎn)生大量諧波。

板材在軋制過程中存在一定的沖擊負(fù)荷,而且生產(chǎn)工藝也并非連續(xù)性。從而引起工作電壓/電流波動、不連續(xù),工作電流的變化同樣引起諧波電流波動。

                           

                                        電流、電壓波動實(shí)時監(jiān)測

2.2項(xiàng)目方案電流、電壓波動實(shí)時監(jiān)測

我公司為該企業(yè)軋鋼車間二號冷床下電網(wǎng)的諧波情況制定了相應(yīng)的解決方案。采用自主研發(fā)的并聯(lián)型有源電力濾波器ANAPF,在變壓器出線側(cè)進(jìn)行集中治理,濾波器可以自動跟蹤治理負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流,并有效的濾除諧波,從而保證整個系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

系統(tǒng)治理示意如下圖所示:

            

2.3項(xiàng)目效果

投入有源電力濾波器后,諧波電壓、諧波電流治理效果:

       

投入有源電力濾波器運(yùn)行后,總電流畸變率由82.1%降至4.4%、5次諧波的電流畸變率由67.0%降至1.9%、7次諧波的電流畸變率由43.8%降至2.0%。電網(wǎng)質(zhì)量得到明顯的,并且適用于變化較快的負(fù)載,對供電系統(tǒng)的非線性負(fù)載在工作過程中產(chǎn)生的諧波起到明顯的抑制作用,從根本上了整個供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量狀況,有效地保護(hù)了生產(chǎn)線上設(shè)備的正常運(yùn)行。

3 ANAPF有源濾波器簡介

3.1有源濾波器主要技術(shù)指標(biāo)

    


3.2有源濾波器報價及元件清單

     

4結(jié)論

本文介紹的有源濾波裝置采用模塊化設(shè)計,具有快的響應(yīng)時間;一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無功;的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴?,精度更高、運(yùn)行更穩(wěn)定;使用方便,易于操作和維護(hù)。有源濾波裝置節(jié)約了用戶投資成本,縮短了工期,為低壓配電網(wǎng)的諧波治理工程提供了的補(bǔ)償裝置,具有良好的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。


【參考文獻(xiàn)】

[1] GB/T 14549-1993 《電能質(zhì)量:公用電網(wǎng)諧波》

[2] 上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版

[3] 吳競昌.供電系統(tǒng)諧波,北京:中國電力科技出版社,1998

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