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配电网谐波治理措施


随着工业技术的发展,电力系统新设备和大量电子设备广泛应用,电能质量问题日渐突出。电力谐波则是危害电能质量的重要因素,已受到供用电双方的高度重视,采取有效措施治理电网中的谐波,不仅可以提高电能质量,还能达到节能降耗的效果。

IEEE标准中定义谐波为:“谐波为一周期波或量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍”。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。

谐波危害

电力危害

谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或串联谐振,使谐波电流放大几倍甚至数十倍,造成过电流,引起电容器、与之相连的电抗器和电阻器的损坏。

谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

谐波会产生额外的热效应从而引起用电设备发热,使绝缘老化,降低设备的使用寿命。

信号干扰方面

谐波通过电磁感应和传导耦合等方式会对邻近的通讯系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量;重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。

谐波会引起一些保护设备误动作,如继电保护、熔断器等。

对于某些电能测量仪表如电动式电度表,她是在纯正弦波情况下进行校验的,因此谐波会使仪表产生测量误差。

谐波治理的方法

目前常用的谐波治理的方法主要有二种,无源滤波和有源滤波。那么,这两种方法的优缺点,市场前景及其经济效益有哪些呢?

无源谐波滤除装置

国内低压侧高水平的谐波滤除装置是采用光纤触发系统,大幅度降低因谐波干扰致使电缆触发所产生的误动。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,如果谐振频率设定得不好,会与系统产生谐振。

现在,市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种,主要是因为低成本,用户容易接受。虽滤波的效果较差,只要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。由于其低成本,市场的需求也就大,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。由于我国的中小企业大多数是私有的,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,而有的企业由于谐波的含量太大,常规的无功补偿不能凑效,供电部门对无功的要求又是十分严格的,达不到就要罚款。因此,业主不得不要求滤波。因而,其市场的前景可观,经济效益也就可观了。

有源谐波滤除装置

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,滤波效果是百分之百的。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。对单台的装置而言,其利润是可观的,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,只要不危害其他用电器也就可以了。 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。

谐波治理的措施主要有三种:一是受端治理,即从受到谐波影响的设备或系统出发,提高它们抗谐波干扰能力;二是主动治理,即从谐波源本身出发,通过改进用电设备,使其不产生或少产生谐波;三是被动治理,即通过安装电力滤波器,阻止谐波源产生的谐波注入电网,或者阻止电力系统的谐波流人负载端。

谐波治理的经济效益分析

第一,安装谐波治理装置后,有效降低谐波电流,增加了变压器的有效容量,可增加相应的带载能力,减少扩容所需的投资。

第二,安装谐波治理装置后,可有效降低变压器的损耗,提高变压器的安全运行系数,起到节能降耗的目的。

第三,安装谐波治理装置后,可有效降低拉出的单晶的质量,提高单晶的无位错率。

谐波作为目前配电系统中普遍存在的电能质量问题,对其有效地治理既能保证电网安全经济的运行,又能降低用户的电力损耗,实现用电双方的双赢。


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