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【解決方案】在小區(qū)配電系統(tǒng)諧波該如何治理

瀏覽次數(shù):451更新時間:2024-03-25

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

有源濾波器采用的是現(xiàn)代電力電子技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)和先進控制理論的電力技術(shù),它有助于電網(wǎng)諧波的動態(tài)性實時補償,是目前解決諧波污染、改8電能質(zhì)量*有*和*具潛力的途徑之一。一直以來諧波問題只在工業(yè)領(lǐng)域受到重視,在小區(qū)配電網(wǎng)中很少受到關(guān)注。有調(diào)查結(jié)果表明,小區(qū)配電網(wǎng)諧波污染程度已經(jīng)非常嚴重,且有逐年加劇的形勢。因此,小區(qū)配電網(wǎng)的諧波治理勢在必行。

1 諧波源

  隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和民用建筑行業(yè)的快速發(fā)展,配電網(wǎng)中非線性負荷迅速增加。各種非線性和時變性電子變流器如逆變器、整流器和各種開關(guān)電源在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到越來越廣泛地應(yīng)用,其對電網(wǎng)的污染也日益嚴重,這些裝置從電網(wǎng)中消耗大量的無功功率,并產(chǎn)生大量的諧波分量注入電網(wǎng),導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓和電流波形嚴重變形,從而逐漸成為配電網(wǎng)中*主要的諧波源。而在低壓配電網(wǎng)中,民用和商業(yè)用電量所占的比例日益變大,各種辦公自動化設(shè)備和家電的日益普及,雖然這些電器單個的功率并不大,向電網(wǎng)注入的諧波很小,但由于總體數(shù)量龐大且工作同時性強,它們向電網(wǎng)注入的總諧波電流非常巨大,所以建筑用電逐漸成為低壓配電網(wǎng)的主要諧波污染源之一。

2 產(chǎn)生原因

  正弦電壓作用在非線性負載上產(chǎn)生的電流不是標準正弦電流,而是發(fā)生了畸變。根據(jù)傅里葉級數(shù)理論,可以將負載電流進行傅里葉積分,分*出以基波頻率為基礎(chǔ)的各次諧波,即電流中除了基波(50Hz)的電流以外,還有2次(100Hz)、3次(150Hz)··...·各次諧波電流。家庭中使用的電器設(shè)備多數(shù)都是非線性負載,所以在使用過程中都會產(chǎn)生諧波。

3 危害

1)引起零序諧波,并造成三相不平衡,降低供電質(zhì)量:

2)使配電變壓器產(chǎn)生附加功率損耗、發(fā)熱量增加,誘發(fā)變壓器故障;

3)加速絕緣介質(zhì)老化,引起配電網(wǎng)短路故障,甚至造成人身傷害:

4)對斷路器、熔斷器、繼電器等設(shè)備產(chǎn)生干擾,造成其誤動,降低供電可靠性:5)引發(fā)無功補償設(shè)備諧振,導(dǎo)致無功補償設(shè)備無法投切,功率因數(shù)無法提高:

6)使電氣計量和測量的誤差加大:

7)縮短電器設(shè)備的使用壽命。

4 治理方案

  主動型治理方案;被動型治理方案

傳統(tǒng)的諧波補償裝置

  就是采用由電感電容串并聯(lián)構(gòu)成的LC調(diào)諧濾波器,結(jié)構(gòu)如圖1所示.利用諧振原理對特定次數(shù)諧波電流形成低阻抗,達到對諧波電流的分離,使其不注入電網(wǎng)。這種方法既可抑*諧波,又可補償無功功率,而且結(jié)構(gòu)簡單,已經(jīng)被廣泛使用于電力系統(tǒng)。然而,這種諧波補償裝置的補償性能受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響,因其與系統(tǒng)的并聯(lián)連接方式,容易發(fā)生并聯(lián)諧振,使諧波電流放大,導(dǎo)致LC濾波器過載甚至燒毀。此外,固定的拓撲結(jié)構(gòu)決定這種濾波器只能對固定頻率的諧波進行補償,且補償效果并不理想。盡管如此,因其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)勢,LC濾波器目前仍是補償諧波*主要的方案。

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圖1LC濾波器結(jié)構(gòu)示意圖

  1.   現(xiàn)今越來越流行的一種抑*諧波的被動型方案,就是采用有源電力濾波器(ActivePowerFilterAPF)。有源電力濾波器也是一種電力電子裝置。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流,由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流注入電網(wǎng),與諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流相抵消,從而使電網(wǎng)電流不含諧波分量、只含基波分量。這種濾波器能對幅值和頻率都變化的諧波進行實時跟蹤補償,且補償性能不受電網(wǎng)阻抗的影響,因而受到很大的重視。

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圖2有源電力濾波器原理圖

5 安科瑞產(chǎn)品

5.1APF有源濾波器產(chǎn)品選型

5.1.1 產(chǎn)品特點

(1)DSP+FPGA控制方式,響應(yīng)時間短,全數(shù)字控制算法,運行穩(wěn)定;

(2)一機多能,既可補諧波,又可兼補無功,可對2~51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償;

(3)具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能;

(4)模塊化設(shè)計,體積小,安裝便利,方便擴容;

(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,使用方便,易于操作和維護;

(6)輸出端加裝濾波裝置,降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響;

(7)多機并聯(lián),達到較高的電流輸出等級;

(8)擁有自主專*技術(shù)。

5.1.2型號說明

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5.1.3尺寸說明

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5.1.4產(chǎn)品實物展示

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5.2智能電容器產(chǎn)品選型

5.2.1產(chǎn)品概述

  AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補償設(shè)備。它由智能測控單元,晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,線路保護單元,兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成??商娲R?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護方便,使用壽命長,可靠性高的特點,適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/span>

  AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器,可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,自動尋找適宜投入(切除)點,實現(xiàn)過零投切,具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

5.2.2型號說明

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AZC系列智能電容器選型:

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AZCL系列智能電容器選型:

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5.2.3產(chǎn)品實物展示

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AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

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安科瑞無功補償裝置智能電容方案

 

作者介紹

未曉妃,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。

 

 

 

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