Ⅰ 諧波的污染治理
為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題,基本思路有兩條:一條是裝設諧波補償裝置來補償諧波,這對各種諧波源都是適用的;另一條是對電力電子裝置本身進行改造,使其不產生諧波,且功率因數可控制為1,這當然只適用於作為主要諧波源的電力電子裝置。 到了50年代和60年代,由於高壓直流輸電技術的發展,發表了有關變流器引起電力系統諧波問題的大量論文。
70年代以來,由於電力電子技術的飛速發展,各種電力電子裝置在電力系統、工業、交通及家庭中的應用日益廣泛,諧波所造成的危害也日趨嚴重。世界各國都對諧波問題予以充分和關注。國際上召開了多次有關諧波問題的學術會議,不少國家和國際學術組織都制定了限制電力系統諧波和用電設備諧波的標准和規定。
GB/T 14549—93 《電能質量公用電網諧波》。該標准對不同電壓等級各次諧波允許注入值都作了具體規定,其規定公用電網諧波電壓(相電壓)限值。 常用的濾波器,大致分為以下七種類型:
單調諧波濾波器
單調諧濾波器通頻帶窄,濾波效果好,損耗小,調諧容易,是使用最多的一種類型。
雙調諧濾波器
雙調諧濾波器可替代兩個單調諧濾波器,只有一個電抗器(L1)承受全部沖擊電壓,但接線復雜,調諧困難,僅在超高壓系統中使用。
一階高通濾波器
一階高通濾波器因基波損耗大,一般不採用。
二階高通濾波器
二階高通濾波器通頻帶很寬,濾波效果好,既可調諧振點,又可調諧曲線銳度,並可防意外共振與放大,因此也有以二階寬通帶做低次濾波器。
三階高通濾波器
三階高通濾波器一般用電弧爐濾波
「C」式高通濾波器
「C」式高通濾波器,用於電弧爐濾波,對二次諧波特別有效。
無源濾波器
裝設諧波補償裝置的傳統方法就是採用LC調諧濾波器。這種方法既可補償諧波,又可補償無功功率,而且結構簡單,一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態影響,易和系統發生並聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補償固定頻率的諧波,補償效果也不甚理想。
無源濾波器也稱為LC濾波器,可分為單調諧濾波器、雙調諧濾波器和高通濾波器,實際應用中常採用幾組單調諧濾波器和幾組高通濾波器組成一個濾波裝置,單調諧濾波器也叫單調諧濾波迴路,其主要由控制器、電容器、電抗器和投切開關以及其控制迴路和保護迴路組成。
無論高壓和低壓,都是一樣的。由於單調諧濾波器使用的元件少,成本也較低,因此,極為受歡迎,應用也就較廣泛了。
低壓LC濾波器的主要電壓等級為400V、660V、1000V幾種,這主要視用戶的電壓等級不同而不同。
高壓濾波一般是指6KV、10 KV、35 KV電壓等級而言,一般而言,主要濾波在6 KV、10 KV系統。
高壓濾波器和低壓濾波器的區別,主要是使用的元器件的耐壓不同,其所承受的電流也不同,要求的安全距離也就不同了,其設計和製造的難易程度也就有極大的區別了。
濾除的電流大小也要視所要濾除諧波的系統的諧波電流大小而定。
濾除諧波的多少視每一個工程的實際情況而不同,一般為系統原含有諧波量的20%~50%不等。也可視工程的具體情況,多設幾組濾波器,濾波效果達到原有諧波含量的70%以上,但這要在保護迴路上多下功夫,其保護迴路也就相對復雜一點了。
總之,濾波的最後結果是要使系統的諧波含量滿足國家標準的要求或用戶對諧波的要求為止。我們知道,電容器對無功功率進行補償,我們在濾波迴路當中也使用了電容器,它在諧波頻率上的作用是濾波,但在基波頻率上的作用則是無功補償,因此,濾波電容器在基波頻率上是起到無功補償的作用的。
低壓補償濾波裝置
低壓濾波補償裝置的設計,要遵循國家的相關規定。一般而言,低壓濾波補償裝置採用櫃式安裝。濾波裝置的設計和效果的評估,主要是看效果是否真正濾除了諧波,是否遵循了國家關於諧波的標准。每一個櫃殼可以安裝2~5路不等,視具體情況而定。9.4、高壓濾波補償裝置
高壓濾波補償裝置可以採用櫃式安裝,也可以採用框架式安裝。用濾波電容器、濾波電抗器組成LC單調諧濾波迴路,針對某次諧波進行濾除,電抗器可以是鐵心的,視應用的功率大小,電抗器還可以使用空心電抗器。因是高壓,必須滿足國家對於高壓裝置的相關規定. MKP 和MPP 技術之間的區別在於電力電容器在補償系統中的連接方式。
MKP( MKK ,MKF) 電容器
技術是在聚丙烯薄膜上直接鍍金屬。其尺寸小於用MPP 技術的電容器。因為對生產過程較低的要求,其製造和原料成本比MPP 技術要相對地低很多。MKP 是最普遍的電容器技術,並且由於小型化設計和電介質的能力,它具有更多的優點。
MPP( MKV) 電容器
MPP 技術是用兩面鍍金屬的紙板作為電極,用聚丙烯薄膜作為介質。這使得它的尺寸大於採用MKP 技術的電容器。生產是非常高精密的,因為必須採用真空乾燥技術從電容器繞組中除去全部殘余水分而且空腔內必須填注絕緣油。這項技術的主要優勢是它對高溫的耐受性能。
自愈
兩種類型的電容器都是自愈式的。在自愈的過程中電容器儲存的能量在故障穿孔點會產生一個小電弧。電弧會蒸發穿孔點臨近位置的細小金屬,這樣恢復介質的充分隔離。電容器的有效面積在自愈過程中不會有任何實際程度的減少。每隻電容都裝有一個過壓分斷裝置以保護電氣或熱過載。測試是符合VDE 560 和IEC 70 以及70A 標準的。
電容器的發展
直到大約1978年,製造電力電容器仍然使用包含PCB的介質注入技術。後來人們發現,PCB 是有毒的,這種有毒的氣體在燃燒時會釋放出來。這些電容器不再被允許使用並且必須處理,它們必須被送到處理特殊廢料的焚化裝置里或者深埋到安全的地方。
包含PCB 的電容器有大約30 W/kvar的功率損耗值。電容器本身由鍍金屬紙板做成。
由於這種電容被禁止使用,一種新的電容技術被開發出來。為了滿足節能趨勢的要求,發展低功耗電容器成為努力的目標。
新的電容器是用乾燥工藝或是用充入少量油( 植物油)的技術來生產的,用鍍金屬塑料薄膜代替鍍金屬紙板,充分顯示出了其環保的特性,並且功耗僅為0.3 W/kvar。這表明改進後使功耗降至原來的1/100。這些電容器是根據常規電網條件而開發的。在能源危機的過程中,人們開始相控技術的研究。相位控制的結果是導致電網的污染和產生新的故障。
由於前一代電容器存在一個很高的自電感,高頻的電流和電壓(諧波) 不能被吸收,而新的電容器則會更多地吸收諧波。
因此存在這種可能,即,新、舊電容器工作在相同的母線上時會表現出運行狀況和壽命預期的很大差異, 由於上述原因有可能新電容器將在更短的時間內損壞。
電網條件已經發生急劇的變化,選擇正確的電容器技術越來越重要。 電容器的使用壽命會受到如下因素的影響而縮短:
9.5.4.1、諧波負載
9.5.4.2、較高的電網電壓
9.5.4.3、高的環境溫度
我們配電系統中的諧波負載在持續增長。在可預知的將來,可能只有組合電抗類型的補償系統會適合使用。
很多供電公司已經規定只能安裝帶電抗的補償系統。其它公司必須遵循他們的規定。
如果一個用戶決定繼續使用無電抗的補償系統,他起碼應該選用更高額定電壓的電容器。這種電容器能夠耐受較高的諧波負載,但是不能避免諧振事故。 電力電子裝置的應用場合
今天,許多生產過程中沒有電力電子裝置是不可想像的。至少以下用電設備在每個工廠都得到了應用:
9.6.1.1、照明控制系統(亮度調節)
9.6.1.2、開關電源(計算機,電視機)
9.6.1.3、電動機調速設備
9.6.1.4、自感飽和鐵芯
9.6.1.5、不間斷電源
9.6.1.6、整流器
9.6.1.7、電焊設備
9.6.1.8、電弧爐
9.6.1.9、機床(CNC)
9.6.1.10、電子控制機構
9.6.1.11、EDM機械
所有這些非線性用電設備產生諧波,它可導致配電系統本身或聯接在該系統上的設備故障。
僅考慮導致設備故障的根源就在發生故障現象的用電工廠內可能是錯誤的。故障也可能是由於相鄰工廠產生的諧波影響到公用配電網路而產生的。
在您安裝一套功率因數補償系統之前,如下工作是非常重要的:對配電系統進行測試以確定什麼樣的系統結構對您是合適的。
可調諧的濾波電路和組合濾波器已經是眾所周知的針對諧波問題的解決方案。另外的方法就是使用動態有源濾波器。
9.6.2、基本術語
9.6.2.1、載波(AF)
是附加在電網電壓上的一個高頻信號,用於控制路燈、 HT/NT 轉換系統和夜間儲能加熱器。
9.6.2.2、載波 (AF) 檢出電路
由一個初級扼流線圈和一個並聯諧振電路(次級扼流線圈和電容)並聯組成的元件。AF 鎖相電路用於檢出供電部門載入的AF 信號。
9.6.2.3、電抗
在電容器迴路串聯扼流線圈。
9.6.2.4、電抗系數
扼流線圈的電感X L 相對於電容電感X C 的百分比。
標準的電抗系數是:例如5.5% 、7% 和14% 。
9.6.3、組合濾波器
兩個不同電抗系數迴路並聯以檢出雜波信號,用於低成本地清潔電網質量。 Cos Φ功率因數代表了電流和電壓之間的相位差。電感性的和電容性的 cosΦ說明了電源的質量特性。用 cosΦ可以表述電網中的無功功率分量。
9.6.4、傅立葉分析
通過傅立葉分析使得將非正弦函數分解為它的諧波分量成為可能。在正弦頻率ω 0 上的波形已知為基波分量。在頻率 n ×ω 0 上的波形被稱為諧波分量。
9.6.5、諧波吸收器,調諧的
由一個扼流線圈和一個電容器串聯組成的諧振電路並調諧為對諧波電流具有極小的阻抗。該調諧的諧振電路用於精確地清除配電網路中的主要諧波成分。
9.6.6、諧波吸收器,非調諧的
由一個扼流線圈和一個電容器串聯組成的諧振電路並調諧為低於最低次諧波的頻率以防止諧振。
Ⅱ 諧波治理的常見方法有哪些
隨著電子技術的不斷發展,諧波問題越來越嚴重,得到了各方面的高度重視,其治理有以下幾種常用的方法:
1、減少非線性用電設備與電源間的電氣距離。減少系統的阻抗,使用較大容量的同步發電機,使系統中的非線性用電設備的電氣距離大大下降,可以減少諧波對電網的危害。
2、諧波的隔離。使用D,yn11接線組別的配電變壓器,可以有效地進行諧波隔離,以便減少諧波的危害。
3、安裝濾波器。目前對變電所側和用戶側的諧波治理方法,多採用安裝濾波器來減少諧波分量。濾波器分有源濾波器和無源濾波器兩大類。
諧波治理的第一步是諧波測量,測量各次諧波的含量大小,再針對含量較高次數的諧波重點治理,以此到達諧波治理的效果。而測量諧波可使用E6000電能質量分析儀,可測試1~50次諧波,還可以測試間諧波、高次諧波、諧波子組。
Ⅲ 諧波治理的原因與治理方法
諧波的產生原因有很多,例如發電源質量不高產生諧波、輸配電系統產生諧波、用電設備產生諧波等等。諧波的產生影響著企業的正常生產運行,加速了設備的老化,危害著生產安全與穩定、浪費著電能。。。所以諧波的治理是很重要的問題。
諧波治理的方法大體分為有源濾波和無源濾波兩種,具體的治理方案和所需產品規格也是因項目而異的,遇到這方面的難題最好還是找個靠譜一點的廠商來咨詢解決方案。
Ⅳ 諧波治理應採用什麼樣的措施
一、加強對諧波的管理。
本著限制諧波源向公用電網注入諧波電流,將諧波電壓限制在允許范圍內的原則。要掌握系統中的諧波源及其分布,限制其諧波在允許范圍內方可入網,未達標的必須採取治理措施,以防諧波擴散。供電部門應該嚴格按照各類電力設備、電力電子設備的技術規范中規定的諧波含量指標,對其進行評定。
如果超過國家規定的指標,不得出廠和投入電力系統使用,並從全局出發,全面規劃,採取有力措施加強技術監督與管理,一方面審核尚待投入負荷的諧波水平,另一方面對已投運的諧波源負載,要求用戶加裝濾波裝置。認真貫徹執行有關國家標准關於限制諧波的規定,就能從總體上控制供電系統中的諧波水平,保證供電系統供給優質的電能。
二、增加換流裝置的相數。
換流裝置是供電系統的主要諧波源之一。理論分析表明,換流裝置在其交流側與直流側產生的特徵諧波次數分別為pk±1和pk(p為整流相數或脈動數,k為正整數)。當脈動數由p=6增加到p=12時,可以有效地消除幅值較大的低頻項(其特徵諧波次數分別為12k±1和12k),從而大大地降低諧波電流的有效值。
三、加裝濾波裝置。
包括無源濾波和有源濾波裝置。為了減少諧波對供電系統的影響,最根本的思想是從產生諧波的源頭抓起,設法在諧波源附近防讓諧波電流的產生,從而降低諧波電壓。
四、改變諧波源的配置或工作方式 。
具有諧波互補性的裝置應集中,非互補性的應分散或分時交替使用等。
五、開關電源干擾的抑制。
一般採用的辦法是:電源濾波、屏蔽及減少開關電源本身干擾能量。 採用電源濾波器。減少開關電源本身干擾,利用改善線圈繞制工藝,確保繞組之間緊密耦合,以減少變壓器漏感。
還可以在高頻整流二極體上串入可飽和磁芯線圈,利用流過反向電流時,因磁芯不飽和而產生的較大電勢阻止反向電流上升。
六、抑制單相電容器組開斷瞬態過電壓。
如果採用選相斷路器投切電容器,則可以消除或大大降低投切電容器產生的瞬態過電壓,從而使接在母線上的電力電子調速系統可以穩定地工作,接在母線上的其餘設備也可不受過電壓干擾的影響。
七、抑制電壓互感器鐵磁諧振。
抑制電壓互感器鐵磁諧振的方法是要使其脫離諧振區。採用中性點不接地的電壓互感器或採用電容分壓器可以從根本上避免鐵磁諧振。
八、抑止整流和逆變產生諧波。
1、在變頻器前加裝電源濾波器;
2、變頻器的電源電纜採用屏蔽電纜,屏蔽電纜穿鐵管並接地,輸出電纜也穿鐵管並接地,屏蔽層應在接變頻器處和電機處兩端都接地。
九、抑止電弧爐運行時的干擾。
1、在合適地段加入電容補償裝置,補償無功波動;
2、可以重新安排供電系統。
Ⅳ 諧波治理方法有哪些
目前諧波治理主要有兩種方法:
1.無源濾波器
無源濾波器主要由電抗器、電容器構成,體積比較龐大
無源濾波器是由電容器和電抗器串聯而成,並調諧在某個特定諧波頻率。濾波器對其所調諧的諧波來說是一個低阻抗的「陷阱」。理論上濾波器在其調諧頻率處阻抗為零,因此可吸收掉要濾除的諧波。目前國內的諧波治理以無源濾波器為主,其特點是技術實現相對簡單,具有一定消諧效果,缺點是被動式濾波,一旦用電環境發生變化,無源濾波設備無法隨之調整,濾波效果也就無法保證。
2.有源濾波器
有源濾波器主要由電力電子元件構成,體積比較小
有源諧波過濾器使用的是電力電子技術來監控非線性負載,動態地糾正。發現一個諧波自動注入一個補償電流使波形恢復。通過注入和抵消過程,恢復正弦波。使失真減少到不足5%的總諧波失真(THD)。
其特點是可主動消諧,設備體積小,消諧效果非常理想,但是由於技術要求比較高,目前國內在該領域尚屬空白。
Ⅵ 諧波治理需要什麼設備如何選型
呵呵
你提出了一個非常大的課題,寫全了,寫好了,可以作為碩士生的畢業論文了。
簡單說:諧波治理的設備,本質上有兩類:
一類是主動的諧波補償設備,我們叫它:有源濾波器。他是一個大功率的電力電子設備,其實也是一個諧波源,不過它發出的諧波,與線路上的諧波,大小相等,方向相反。明白了?對啦,就是用一個主動產生的諧波,去抵消線路的諧波。有源濾波器,主要用在負荷不穩定,對諧波濾出要求較高的場合。當然,最重要的是用戶的要有錢,這玩意很貴,可靠性目前還不太滿意。
另外一類,是被動的吸收線路的諧波,我們叫它:無源濾波器,就是用電容電感組合起來的LC濾波器。這類濾波器使用很普遍,耐用皮實,基本上免維護。不過它只能對於穩定負載,當負載變化較大的場合,濾波效果就要大打折扣了。
當然,還有第三類,就是互交磁場濾波器,這時我公司新研發的產品,本質是無源濾波,但是卻利用三相交流電之間差120度的特性,通過磁場轉換,用A相的諧波去抵消B相的,用B相的諧波抵消C相的……,可靠性極高,不過要求三相平衡才有較好的效果。
說了其特性,你可以選擇了,至於產品,雖然是五花八門,但是萬變不離其宗。
Ⅶ 諧波治理很重要嗎不治理可不可以
這個沒有別的辦法,要麼,你自己做諧波治理,要麼,你就到電業局舉報他們,說他們諧波太大了,影響到了你們工廠設備的正常運轉。讓他們去做諧波治理。
Ⅷ 供電部門監控諧波治理的依據是什麼,主要技術指標有哪些
另一方面對已投運的諧波源負載; 2。 (九)抑止電弧爐運行時的干擾 1,k為正整數)。採用中性點不接地的電壓互感器或採用電容分壓器可以從根本上避免鐵磁諧振,首先要掌握系統中的諧波源及其分布,對其進行評定,確保繞組之間緊密耦合,可以有效地消除幅值較大的低頻項(其特徵諧波次數分別為12k±1和12k)。還可以在高頻整流二極體上串入可飽和磁芯線圈,全面規劃,要求用戶加裝濾波裝置、屏蔽及減少開關電源本身干擾能量:電源濾波。認真貫徹執行有關國家標准關於限制諧波的規定。為了減少諧波對供電系統的影響,以減少變壓器漏感,就能從總體上控制供電系統中的諧波水平;2,從而使接在母線上的電力電子調速系統可以穩定地工作。 (六)抑制單相電容器組開斷瞬態過電壓 如果採用選相斷路器投切電容器。 (七)抑制電壓互感器鐵磁諧振 抑制電壓互感器鐵磁諧振的方法是要使其脫離諧振區,從而大大地降低諧波電流的有效值,屏蔽層應在接變頻器處和電機處兩端都接地。如果超過國家規定的指標。 (四)改變諧波源的配置或工作方式 例如具有諧波互補性的裝置應集中。當脈動數由p=6增加到p=12時,以防諧波擴散.變頻器的電源電纜採用屏蔽電纜。理論分析表明,設法在諧波源附近防讓諧波電流的產生,換流裝置在其交流側與直流側產生的特徵諧波次數分別為pk±1和pk(p為整流相數或脈動數,因磁芯不飽和而產生的較大電勢阻止反向電流上升,補償無功波動,接在母線上的其餘設備也可不受過電壓干擾的影響,限制其諧波在允許范圍內方可入網,採取有力措施加強技術監督與管理,保證供電系統供給優質的電能,非互補性的應分散或分時交替使用等,我國結合電網實際水平並借鑒其他國家標准制定的電壓正弦波形畸變率規定(見表1),輸出電纜也穿鐵管並接地。 採用電源濾波器,最根本的思想是從產生諧波的源頭抓起。 (五)開關電源干擾的抑制 一般採用的辦法是.在變頻器前加裝電源濾波器,未達標的必須採取治理措施、電力電子設備的技術規范中規定的諧波含量指標。 (八)抑止整流和逆變產生諧波 1,屏蔽電纜穿鐵管並接地.在合適地段加入電容補償裝置。為此國際電工委員會(IEC)和美國IEEE都有推薦標准,利用改善線圈繞制工藝,並從全局出發。供電部門應該嚴格按照各類電力設備,將諧波電壓限制在允許范圍內的原則,一方面審核尚待投入負荷的諧波水平。減少開關電源本身干擾,則可以消除或大大降低投切電容器產生的瞬態過電壓。 (三)加裝濾波裝置 包括無源濾波和有源濾波裝置。 (二)增加換流裝置的相數 換流裝置是供電系統的主要諧波源之一,從而降低諧波電壓,利用流過反向電流時.可以重新安排供電系統電力諧波治理(一)加強對諧波的管理 本著限制諧波源向公用電網注入諧波電流,不得出廠和投入電力系統使用