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諧波治理方法的總結(jié)和發(fā)展

發(fā)布時間:2023-09-27
在電力系統(tǒng)中,供電電壓波型是中心對稱的,因此基本上不含有偶次諧波,主要存在在奇次諧波,而三、九次諧波可以通過y0/δ、y0/y、y/δ接線組別進行隔離。而11、13次以上諧波由于其頻率比較高,而且輸電線路有一定電感量,對地又有一定電容量,相間及線間也有一定電容量。因此,高次諧波在線路傳輸過程中衰減比較快,同時高次諧波在電網(wǎng)中所占的比重也不大,故在電力行業(yè)中不作為主要整治對象。
在10kv配電系統(tǒng)中,配變多采用y/y0接線,y0(400v)側(cè)由于有非線性用電設(shè)備,會產(chǎn)生三、五、七……次諧波,五、七次諧波可以用串聯(lián)lc濾波器進行治理,而對三次諧波往往采用并聯(lián)諧振使三次諧波在主變一次側(cè)和二次側(cè)之間進線隔離,其原理如下:
當(dāng)l、c并聯(lián)諧振在三次諧波頻率時,三次諧波電流流不過主變二次側(cè)線圈,從而使主變一次側(cè)感應(yīng)不出三次諧波的電壓分量,同時使中性線三次諧波電流大大下降。
a、綜上所述,對于電力行業(yè)的諧波治理方法有以下四種基本方法:
1、采用y0/δ、y0/y、y/δ接線組別的變壓器,隔離三、九次諧波。
2、采用l、c串聯(lián)無源濾波器,對五、七次諧波進行治理。
例如,麗水局的110kv景寧變電所由于10kv負荷中,中頻爐占有較大比重,從實測數(shù)據(jù)看,主導(dǎo)諧波為5、7,11,13,19,32,33,34, 36,38次。補償電容器的投入后,對低次諧波有放大作用,10kv母線電壓畸變率由6%上升為8.5%,對高次諧波有一定濾波作用,而且電容投入運行后,會使電容器端電壓升高,導(dǎo)致電容器損壞。目前,在一、二段母線上各加一組五次和七次濾波器(容量為200kvar×18只五次;200kvar×12只 七次)后,不但使五、七次諧波有明顯壓制,而且提高了功率因素,使供電量增加、線損下降。具體測試數(shù)據(jù)如下:
總諧波 3次諧波 5次諧波 7次諧波 11次諧波
治理前 6.05 0.7 3.75 2.36 1.52
電容器投入 8.02 0.95 5.86 4.78 1.63
治理后 3.78 0.7 1.2 0.4 1.5
3、采用l、c并聯(lián)無源濾波器,對三次諧波電流進行阻塞。
例如,本市中心醫(yī)院的外科大樓及門診樓引入新的進口設(shè)備,由于低壓系統(tǒng)有三次諧波分量,造成新引入的醫(yī)療診斷設(shè)備不能正常運作,醫(yī)院采用了l、c并聯(lián)無源濾波器,串接在變壓器中性點上,從而使三次諧波得到壓制,使醫(yī)療診斷設(shè)備能夠正常工作。
4、加強電網(wǎng)建設(shè),擴大電網(wǎng)容量,增加旋轉(zhuǎn)備用容量。
b、對于非線性用電設(shè)備的諧波治理方法有以下五種方法:
1、對電弧加熱用電設(shè)備,采用多相(六相、十二相等)電弧爐變壓器,從而使低次諧波分量下降,高次諧波分量上升。目前最常用的是y/y0、δ/y0兩變壓器分別接兩臺相同容量的電弧爐,并使兩爐同步作業(yè),通過lc串聯(lián)無源濾波裝置進行局部治理,達到用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波不超標(biāo)。
2、對于交流整流直流用電設(shè)備采用多相整流。多相整流產(chǎn)生的諧波多為整流相數(shù)±1次,對12相整流設(shè)備,諧波分量最大是11次和13次,而對24相整流設(shè)備,則是23次和25次。諧波頻率越高,l、c串聯(lián)濾波器的投資越小,諧波在輸電線路中傳輸衰減越快。
3、開關(guān)電源設(shè)備諧波治理。工業(yè)用的典型設(shè)備是中頻爐,目前廣泛采用y/y0、δ/y0兩臺變壓器初級并聯(lián),帶兩臺相同容量中頻爐同步運行,以提高整流時產(chǎn)生諧波的次數(shù),在中頻變換中進行l(wèi)、c串聯(lián)吸收,以減少中頻諧波反射到電源側(cè),其接線如下圖所示,
例如,浙江省青田縣特種鋼廠,引進了美國生產(chǎn)的中頻爐,采用y/y0、δ/y0兩臺變壓器分別接中頻爐,使其產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)的影響明顯降低。
4、變頻器的諧波治理。在發(fā)達國家中是變頻器和變頻器諧波治理設(shè)備是配套供應(yīng)的,由于變頻器的設(shè)備價格和配套的變頻器諧波治理設(shè)備的價格相差不多,我國的好多用戶,往往只安裝變頻器,不安裝配套的諧波治理設(shè)備。隨著變頻技術(shù)的推廣,會使電網(wǎng)中的諧波影響加劇,因此希望用電管理部門做好用戶工作,做到變頻器與配套的諧波裝置二者同時設(shè)計,一起投運。
5、用戶側(cè)多投一些同步電動機,它一方面可以進行無功補償,減少電壓波動及電壓閃變,另一方面它又能吸收一部分諧波電流,對諧波治理也有很大好處。例如,遂昌鋼廠,在同步電動機全開時,110kv古市變和金溪變35kv母線的電壓,諧波分量基本能在允許范圍內(nèi),如果同步機停運,則這兩點的電壓諧波分量會超標(biāo),因此用戶投入同步機對電網(wǎng)是有利的。
單相電焊機它是一個諧波源,在五十年代出現(xiàn)過電動機帶動直流發(fā)電機。直流發(fā)電機提供電焊機電源,這也是一種諧波治理方法。在三十年代,上海的電車、電鍍都是用交流電動機帶動直流發(fā)電機來供電車和電鍍電源。但是在整流技術(shù)發(fā)展的今天,我們當(dāng)然不會使用這一落后的技術(shù)手段來治理諧波,而是采用價格低廉的無源濾波器。
在供電系統(tǒng)中進行諧波治理有不少困難,非線性負荷不是24小時平穩(wěn)運行的,如電弧爐、中頻爐在出爐時會停運,在熔化和冶煉過程中,出力又有變化,因此諧波是在變化的。所以采用一個或幾個固定的無源濾波器的投切,不可能和非線性負荷變動進行同步,而目前有源濾波器又不可能大力推廣。從技術(shù)上說,目前對諧波治理有一定難度,而且雖然串聯(lián)l、c無源濾波器對五、七次諧波起了治理作用,但是對某次諧波在某個條件下會起放大作用,從這一點來看,希望加強用電設(shè)備的治理工作。
在變電所補償設(shè)備中串入一定電感,可以使之成為五、七次諧波治理設(shè)備,同時還可以起到補償作用,以達到一物二用。但在設(shè)計方面則要請有豐富經(jīng)驗的設(shè)計單位設(shè)計,在浙江省可以請浙江省電力試驗研究所,他們在五、七次諧波治理中已取得了很好的成果,在他們的指導(dǎo)下,各供電企業(yè)可以自己動手,從小到大做一些諧波治理工作,解決一些諧波污染問題,這對各供電企業(yè)的自身提高是有幫助的。
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