说完“谐波”的危害后,继续来谈一谈如何治理? - 行业资讯 - 优博娱乐场
提出全电流、全电压技术理念 收藏本站 在线留言 联系我们 English
023-13883554034
送设计 保质量 高品质
您当前所在位置:首页 > 新闻资讯 > 行业资讯 > 正文

说完“谐波”的危害后,继续来谈一谈如何治理?

人气:682次发表时间:2018-12-14

背    景


继上次我们说到,工业企业用电谐波的危害有多大?用电损耗在哪里?


想必大家对谐波也有了一定的了解,因此我们对非线性用电设备产生的谐波的治理似乎也迫在眉睫。


在这里补充一下谐波治理的意义:

第一,治理谐波可以提高设备运行的可靠性,提高设备的使用寿命;

第二,谐波的治理可以减少谐波对公共电网的污染;

第二,治理谐波可以减少无功补偿的谐振机率;

第三,治理谐波可以减少对通讯设备的干扰,提高通讯信号质量。


显然,从谐波的危害和治理谐波的意义两个层面看,谐波治理对工业企业安全生产乃至长期稳定发展都有着不寻常的意义。


那今天,我们就继续说一说后续治理问题。

先 看 成 因

电网谐波来自于3个方面:

1、发电源质量不高产生谐波:发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。

2、是输配电系统产生谐波:输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。

3、是用电设备产生的谐波:晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明:由整流装置产生的谐波所占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。


再 说 来 源

电力系统中的谐波来自电气设备,也就是说来自用电设备。由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波,因此发电机发生的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。目前我国应用的发电机有两大类:隐极机和凸极机。隐极机多用于汽轮发电机,凸极机多用于水轮发电机。

对于谐波分量而言,隐极机优于凸极机,但随着科技进步,可控硅、IGBT等电子励磁装置的投入,使发电机的谐波分量有所上升。当发电机的端电压高于额定电压的10%以上时,由于电机的磁饱和,会使电压的三次谐波明显增加。同样在变压器的电源侧电压超过额定电压10%以上时,也会使二次侧电压的三次谐波明显增加。由于电网电压便宜在±7%以下,所以发电、变电设备产生的谐波分量都比较小,比国家的考核标准低的多,因此发电、变电设备不是影响电网电压波形方面质量的主要矛盾。

为此,影响电网电压波形质量的主要矛盾是非线性用电设备,也就是说非线性用电设备是主要的谐波源,非线性用电设备主要有以下四大类:

•电弧加热设备:如电弧炉、电焊机等。

•交流整流的直流用电设备:如电力机车、电解、电镀等。

•交流整流再逆变用电设备:如变频调速、变频空调等。

•开关电源设备:如中频炉、彩色电视机、电脑、电子整流器等。

这些用电设备都是非线性用电设备,但它们产生的谐波各不相同,具体举例分析如下:

电弧加热设备是由于电弧在70伏以上才会起弧,才会有弧电流,并且灭弧电压略低于起弧电压,造成弧电流与弧电压的非线性。

此外,弧电流的波形还有一定的非对称性。正是由于弧电流是非正弦波,造成电弧加热设备对电网的谐波污染比较大,而且多为18次以下的低次谐波污染。其实电焊机在上世纪四、五十年代已广泛应用。由于当时电弧加热设备量少,电焊机应用的同时率就更小了,对整个电网的影响比较小,但发现在烧电焊时,局部低压电网的电压和电流变化很大,有较大的谐波影响。

交流整流直流用电设备的谐波产生的原因是由于整流设备有一个阀电压,在小于阀电压时,电流为零。这类用电设备为了提供平稳的直流电源,在整流设备中加入了储能元件(滤波电容和滤波电感),从而使阀电压提高,加激了谐波的产生量。为了控制直流用电设备的电压和电流,在整流设备中应用了可控硅,这使得该类设备的谐波污染更严重,而且谐波的次数比较低。

交流整流再逆变用电设备,在交流变直流过程中产生的谐波与上述的交流整流直流用电设备一样,它在直流逆变成交流时又有逆变波形反射到交流电流,这类设备产生的谐波分量不仅有低次谐波,也有高次谐波。

虽然这类设备单台容量比上述两类设备容量要小,但它的分布面广,数量多,是推广使用的技术手段,因此它的谐波污染应引起足够关注。

开关电源设备应用很广,它的工作原理是先把交流整流成直流,通过开关管控制变压器初级电流的开通和关闭,从而在变压器二次侧感应出电流,供给用电设备。此外,开关电源的频率比较高一般在40KHz左右,不仅在整流时产生谐波,而且在开关管开闭时,反射40KHz左右的波至电源。这类用电设备同样是单台容量不大,但它是应用面最大、量最大的非线性用电设备,它还有一定量的三次谐波,造成配变的中心线电流居高不下,而且三次谐波还会通过配变污染到10KV电网。


线 性 浅 析

通过对市场的常用用电器的谐波状况的测试,我们了解到目前我国国内工业企业的谐波污染十分严重,尤其是早些年为了节能,引入的变频电源和直流用电器的投入,其5次、7次、11次谐波电流的含量分别占基波的20%、11%、6%,这对于小功率的用户而言,还不怎样,但对于大功率的用户来说,危害就很大了,对于中频炉用户,它用常规的无功补偿就无法进行,有的用户用常规的电容器无功补偿,无法投入电容器,有的即便投入了,也对5次谐波电流放大了1.8~3.8倍以上,使得电动机、变压器等用电器的铜损、铁损大大地增加,缩短了设备的使用寿命,多交了电费


谐 波 治 理

谐波的治理主要采用无源滤波装置有源滤波器

1、无源滤波装置主要采用LC回路,并联于系统中,LC回路的设定,只能针对于某一次谐波,即针对于某一个频率为低阻抗,使得该频率流经为其设定的LC回路,达到消除(滤除)某一频率的谐波的目的。LC回路在滤除谐波的同时,在基波对系统进行无功补偿。这种滤波装置简单,成本低,但不能滤波干净。其主要元件为投切开关、电容器、电抗器以及保护和控制回路。

2、有源电力滤波器。这种滤波器是用电力电子元件产生一个大小相等,但方向相反的谐波电流,用以抵销网络中的谐波电流,这种装置的主要元件是大功率电力电子器件,成本高,在其额定功率范围内,原则上能全部滤除干净。


治 理 方 法


综 述


常用的谐波治理的方法无处乎有两种,无源滤波有源滤波。下面就谈谈这二种方法。


无源滤波


无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来,组成LC串联回路,并联于系统中,LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上,例如5次、7次、11次谐振点上,达到滤除这3次谐波的目的。其成本低,但滤波效果不太好。一般而言,低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式,高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。

虽滤波的效果较差,部分企业还是愿意接受,因为中小企业业主对谐波的危害认识不足,一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波,他们只要求满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了,比如消除力调电费。

我司滤波补偿装置结构简单、运行可靠性高、运行费用低,效果好等优点,至今仍是用户易于接受的谐波治理首选产品。已被广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、运输、汽车、新能源等多个行业。



有源滤波


有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的,它的滤波效果好,在其额定的无功功率范围内,滤波效果可以说是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路,使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度,但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压,额定电流的发展限制,成本极高,其制作也较之无源滤波装置复杂得多,成本也就高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统,尤其是写字楼的供电系统,工厂的计算机控制供电系统。但用户一般不愿意用有源滤波,对于谐波的含量,不必滤得太干净,只要不危害其他电器也就可以了。在这有必要说一句,为了长远考虑,建议各企业在经费充裕的情况下,采用这种治理方式才是最明智的。


有源滤波器


APF介绍


采用业界最先进的动态实时跟踪补偿方式消除电网谐波,它实时检测非线性负载所产生的电流波形,采用先进的算法提取出负载谐波成分,并将幅值相等、相位相反的补偿电流注入到电网,实现实时动态滤除谐波功能,确保最终注入电网的电流为标准的正弦波。



产品功能


* 可滤除2~50次的任意次谐波,谐波滤除率高达98%

* 一机多能,同时具备无功补偿和不平衡补偿功能

* 开关频率高达60kHz,大幅提高响应速度和滤波精度

* 采用模块结构,每个APF模块可独立工作及并联扩容

* 体积小巧,可嵌入到定制化开关柜中,确保配电柜的一致和美观

* 应用灵活,安装维护方便

* 热插拔式与固定接线式两种不同模块可满足用户对于性能与成本的差异化需求


产品优势


●更优异的滤波效果

领先业界的高达60kHz的开关频率;先进的三电平技术,确保更精确的滤波效果、更强的高次谐

波输出能力以及更快速的响应速度

● 更安全的滤波方式

>> 所有产品均满足Class A级的电磁兼容(EMI)标准

>> 全面的故障保护措施

>> 避免对协同工作的电气设备造成任何影响

PQC系列电能质量产品均满足A级电磁兼容标准

● 更强的环境适应能力

>> 运行环境温度范围为-10°C ~ +50°C

>> 可在电压谐波畸变率(THDv)超过20%的恶劣电气环境中正常运行

>> 独立风道与PCB涂胶工艺,在粉尘、腐蚀性环境中能可靠运行

>> 9级抗震能力

● 更灵活的应用方式

>> 独特的热插拔式模块设计,可实现不断电快速更换模块

>> 不同容量的模块可自由组合,50A~750A容量范围的密集覆盖

>> 50A与75A模块尺寸完全一致,可在不改变机柜的情况下随意互换

推荐产品

精细化无功补偿装置
精细化无功补偿装置
高压补偿滤波装置
高压补偿滤波装置
全电流、电压电抗器
全电流、电压电抗器
动态补偿滤波装置
动态补偿滤波装置
调谐补偿滤波组件
调谐补偿滤波组件
大功率晶闸管
大功率晶闸管
优博-RTU电能质量管理终端
优博-RTU电能质量管理终端
同步开关
同步开关

在线客服: 服务热线:023-13883554034 电子邮箱:lzs@jihoukj.com 公司地址:重庆大学城科技产业园.研发创新基地.联东U谷6号楼