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低压电网谐波治理和无功补偿装置的合理选择

发布时间:2021-02-18    访问:954

在20世纪的30年代开始,人们就开始广泛关注电力系统的谐波问题。电力已经是当今社会最主要的能源,近些年电子技术发展迅速,各种电子装置被广泛应用,为人们带来方便的同时也产生了谐波污染的问题。谐波会使得电网的电流和电压的波形异常,降低电能的质量,增加了电网的不稳定性。引发故障影响供用电设备的正常工作,损坏电力设备,影响电力企业的经济效益,阻碍电力企业的长远发展。更重要的是,电力电子装置所产生的谐波污染已经威胁到电力电子技术的向前发展。打造一个“无谐波的绿色电力电子”环境,更好的促进电力电子的发展,已成为一个迫在眉睫的问题。

1 谐波对低压电网的影响

①谐波会引起电网谐振。在电力系统中,电感电容是普遍存在的,如果谐波与系统发生谐振现象的时候,由于系统内部有谐振点,会损坏系统。当有谐波电流或者谐波电压出现的时候,电力系统的继电保护会发生错误移动,对电力设备造成很大的破坏。谐波的出现还会使得测量回路的特性变坏,误差的存在导致测量不准确,也可能使自动装置不起作用,二次设备频繁动作,造成继电器弹性疲劳、接触不良或触点粘连。如果谐波的成分高与一般值,导致继电保护进行错误移动,产生不当的操作,轻则使系统内部混乱,重则大范围的断电。

②谐波对供电部门的主变压器的危害。非电炉变压器是电力企业的主变压器,这种变压器的绕组损耗固定,当谐波电流经过时,会增加其绕组损耗,导致外壳及内部紧固件等局部温度过高,绝缘体在这种情况下容易老化,产品的更换时间缩短,而且,变压器在谐振条件下容易损坏。

③谐波对输电线路的影响。谐波电流通过架空线路时,产生有功功率损耗、集肤效应,使谐波电阻增加,增大附加线路的电流损耗,效率下降使用电质量也随之降低。再加上中性线在在一般的情况下,经过的电流不大,选择的线都很细,一旦大量的三次谐波流过中性线时,导线就会在短时间内升温,绝缘在高温作用下受损,导致出现短路,严重者引发火灾。

④谐波对电力电容器的影响。电容器对谐波的阻抗能力不大,含有谐波的电压作用于电容器两端时,谐波电流便叠加在电容器的基波上,在大量电流的作用下,电容器的温度升高,当温度达到一定的限度之后,电容器在过负荷的压力下会发生爆炸。而且,谐波和电容器共同引发谐波谐振,影响电网的安全运行。

2 谐波治理的技术措施

谐波治理是为了使公用电网的电压总谐波畸变率和某些主要谐波的含有率下降,使供电质量得到提高,保证各种用电设备、测量仪表、保护和控制装置不受损坏,确保电网的安全稳定运行。能正常运行。主要有两种治理措施:在客户侧进行谐波治理,或在电网侧进行集中治理。

①客户端进行谐波治理。此种方法是通过在客户端植入有源滤波器或者无源滤波器实现的。无源滤波器使用的是无源网络,由电感、电容、电阻等元件构成,从而吸收电器负载产生的谐波电流,这是治理谐波最常用的措施。无源滤波器有高通滤波器与调谐滤波器两种,其中调谐滤波器又分为单调和双调,用于吸收单一次数或相邻的两次谐波,高通滤波器主要吸收某一次及以上各次谐波。

②变电所侧进行谐波治理。在变电所侧进行谐波治理一般采用混合型电力滤波器。混合型电力滤波器按照有源电力滤波器与无源滤波器混合使用。方式可以分为并联混合型电力滤波器和串联混合型电力滤波器两大类。

3 低压无功补偿装工的合理选择

①弄清负载的性质和谐波含量。对谐波有抑制作用的滤波器成套装置和普通的低压电容补偿成套装置都能够达到要求,其关键是区分负载的性质以及产生的谐波含量的大小。谐波分量的数值多少通过谐波测试仪就可以获得。如何区别电力负载的性质?下面的三个要点要把握好:负载变化的幅度的大小,变化的频度高低。负载中谐波源的容量的大小。三相负载中协调一致程度的高低。在一些起重设备制造行业、造纸行业、大型商用建筑中,一般都有大量变频器和大容量荧光灯,对抑制谐波有较高的要,需根据实际情况选择适合的设备。

②搜集配电网及负载的技术参数。滤波器的设计必须有来自电网系统内部的准确信息和数据,首先要认真搜集配电网及负载的有关参数,通常包括:电网的额定电压、运行电压的大小和变化范围。基波频率f的无功负载情况;主要负载的性质、谐波次数及其分量值的大小;实际测试的电网电压畸变率的高低;国家或行业内部标准对谐波电压和谐波电流的限值等。

③预测谐波的含量。根据网络系统收集到的技术参数和负载的性质情况,然后通过仿真模型的计算机对初步提出的补偿方案进行仿真计算,提前预测是否可能发生谐波放大或谐波共振的现象,可以提前采取相应的防治措施。

4 合理选择无功能补偿装置

到目前为止,在技术的刺激下,电力行业出现了多种多样的谐波滤波器和具有抑制谐波功能的低压无功补偿装置。

5、7、1、13次谐波在低压电网的谐波中比较常见。低压谐波滤波器,单柜输出容量滤波回路可以应用在这些谐波类型,滤波器主要有电容器串联电抗器组成。

低压3次谐波滤波器,非线性的单相负载,在接入相与中性线之间会产生3次谐波电流,谐波电流会在中性线上并联叠加,导致电流和电压畸变。3次谐波电流还会形成50HZ的磁场,所以驱除电网上的3次谐波电流是非常必要的,其单柜输出容量一般为15~50kVAR。

固定式带调谐滤波器组,其额定容量7.5~50kVAR,由电容器和电抗器组成,电容器能够按照需求补偿的无功容量选择,电抗器电感值的选择则主要是使LC回路中形成串联谐振电路的谐振频率比电网相间存在的最低次谐波频率低,通常是5次,调谐频率的设计系数通常为141Hz。

自动投切带调频滤波电容器组,单柜额定容量15~75kVAR,由自动功率因数控制器进行控制,在400V、50Hz电网中使用时,其调谐频率通常为140Hz或189Hz,如需要时也可设计为204Hz。

当前,晶闸管投切电容器组,在无功能补偿装置中应用广泛,接触器投切的电容器组由于技术的落后,利用的比较少。

有源滤波器,是一种采用先进技术的新型装置,借钱比较昂贵,我国还没有进行批量生产。它具有优良的动态特性,响应时间很短,不到lms,而且可以三相补偿谐波电流,谐波次数可达50次。是一种电子式的过载保护,能够与各类滤波器组合使用。

5 结语

为了防止谐波危害在低压电网中的发生,电力部门应该认真分析引发谐波产生的因素,在实际的治理操作中可采用无源滤波器、有源滤波器,减少回路阻抗,切断谐波传输等多种方法,或者采用无谐波污染的绿色变频器,使产生的谐波含量降低,把它控制在最小范围内,创造无污染的绿色电网环境,在无功补偿装置的选择中,要根据实际的电网情况,合理选择。提高供电的安全、可靠、稳定,降低电力系统内部的消耗,能源的利用率提高,增加了电力企业的经济效益,确保电网的长期稳定运行。