Ⅰ 谐波的污染治理
为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题,基本思路有两条:一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波,这对各种谐波源都是适用的;另一条是对电力电子装置本身进行改造,使其不产生谐波,且功率因数可控制为1,这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。 到了50年代和60年代,由于高压直流输电技术的发展,发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来,由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛,谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议,不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
GB/T 14549—93 《电能质量公用电网谐波》。该标准对不同电压等级各次谐波允许注入值都作了具体规定,其规定公用电网谐波电压(相电压)限值。 常用的滤波器,大致分为以下七种类型:
单调谐波滤波器
单调谐滤波器通频带窄,滤波效果好,损耗小,调谐容易,是使用最多的一种类型。
双调谐滤波器
双调谐滤波器可替代两个单调谐滤波器,只有一个电抗器(L1)承受全部冲击电压,但接线复杂,调谐困难,仅在超高压系统中使用。
一阶高通滤波器
一阶高通滤波器因基波损耗大,一般不采用。
二阶高通滤波器
二阶高通滤波器通频带很宽,滤波效果好,既可调谐振点,又可调谐曲线锐度,并可防意外共振与放大,因此也有以二阶宽通带做低次滤波器。
三阶高通滤波器
三阶高通滤波器一般用电弧炉滤波
“C”式高通滤波器
“C”式高通滤波器,用于电弧炉滤波,对二次谐波特别有效。
无源滤波器
装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波,又可补偿无功功率,而且结构简单,一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响,易和系统发生并联谐振,导致谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,补偿效果也不甚理想。
无源滤波器也称为LC滤波器,可分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器,实际应用中常采用几组单调谐滤波器和几组高通滤波器组成一个滤波装置,单调谐滤波器也叫单调谐滤波回路,其主要由控制器、电容器、电抗器和投切开关以及其控制回路和保护回路组成。
无论高压和低压,都是一样的。由于单调谐滤波器使用的元件少,成本也较低,因此,极为受欢迎,应用也就较广泛了。
低压LC滤波器的主要电压等级为400V、660V、1000V几种,这主要视用户的电压等级不同而不同。
高压滤波一般是指6KV、10 KV、35 KV电压等级而言,一般而言,主要滤波在6 KV、10 KV系统。
高压滤波器和低压滤波器的区别,主要是使用的元器件的耐压不同,其所承受的电流也不同,要求的安全距离也就不同了,其设计和制造的难易程度也就有极大的区别了。
滤除的电流大小也要视所要滤除谐波的系统的谐波电流大小而定。
滤除谐波的多少视每一个工程的实际情况而不同,一般为系统原含有谐波量的20%~50%不等。也可视工程的具体情况,多设几组滤波器,滤波效果达到原有谐波含量的70%以上,但这要在保护回路上多下功夫,其保护回路也就相对复杂一点了。
总之,滤波的最后结果是要使系统的谐波含量满足国家标准的要求或用户对谐波的要求为止。我们知道,电容器对无功功率进行补偿,我们在滤波回路当中也使用了电容器,它在谐波频率上的作用是滤波,但在基波频率上的作用则是无功补偿,因此,滤波电容器在基波频率上是起到无功补偿的作用的。
低压补偿滤波装置
低压滤波补偿装置的设计,要遵循国家的相关规定。一般而言,低压滤波补偿装置采用柜式安装。滤波装置的设计和效果的评估,主要是看效果是否真正滤除了谐波,是否遵循了国家关于谐波的标准。每一个柜壳可以安装2~5路不等,视具体情况而定。9.4、高压滤波补偿装置
高压滤波补偿装置可以采用柜式安装,也可以采用框架式安装。用滤波电容器、滤波电抗器组成LC单调谐滤波回路,针对某次谐波进行滤除,电抗器可以是铁心的,视应用的功率大小,电抗器还可以使用空心电抗器。因是高压,必须满足国家对于高压装置的相关规定. MKP 和MPP 技术之间的区别在于电力电容器在补偿系统中的连接方式。
MKP( MKK ,MKF) 电容器
技术是在聚丙烯薄膜上直接镀金属。其尺寸小于用MPP 技术的电容器。因为对生产过程较低的要求,其制造和原料成本比MPP 技术要相对地低很多。MKP 是最普遍的电容器技术,并且由于小型化设计和电介质的能力,它具有更多的优点。
MPP( MKV) 电容器
MPP 技术是用两面镀金属的纸板作为电极,用聚丙烯薄膜作为介质。这使得它的尺寸大于采用MKP 技术的电容器。生产是非常高精密的,因为必须采用真空干燥技术从电容器绕组中除去全部残余水分而且空腔内必须填注绝缘油。这项技术的主要优势是它对高温的耐受性能。
自愈
两种类型的电容器都是自愈式的。在自愈的过程中电容器储存的能量在故障穿孔点会产生一个小电弧。电弧会蒸发穿孔点临近位置的细小金属,这样恢复介质的充分隔离。电容器的有效面积在自愈过程中不会有任何实际程度的减少。每只电容都装有一个过压分断装置以保护电气或热过载。测试是符合VDE 560 和IEC 70 以及70A 标准的。
电容器的发展
直到大约1978年,制造电力电容器仍然使用包含PCB的介质注入技术。后来人们发现,PCB 是有毒的,这种有毒的气体在燃烧时会释放出来。这些电容器不再被允许使用并且必须处理,它们必须被送到处理特殊废料的焚化装置里或者深埋到安全的地方。
包含PCB 的电容器有大约30 W/kvar的功率损耗值。电容器本身由镀金属纸板做成。
由于这种电容被禁止使用,一种新的电容技术被开发出来。为了满足节能趋势的要求,发展低功耗电容器成为努力的目标。
新的电容器是用干燥工艺或是用充入少量油( 植物油)的技术来生产的,用镀金属塑料薄膜代替镀金属纸板,充分显示出了其环保的特性,并且功耗仅为0.3 W/kvar。这表明改进后使功耗降至原来的1/100。这些电容器是根据常规电网条件而开发的。在能源危机的过程中,人们开始相控技术的研究。相位控制的结果是导致电网的污染和产生新的故障。
由于前一代电容器存在一个很高的自电感,高频的电流和电压(谐波) 不能被吸收,而新的电容器则会更多地吸收谐波。
因此存在这种可能,即,新、旧电容器工作在相同的母线上时会表现出运行状况和寿命预期的很大差异, 由于上述原因有可能新电容器将在更短的时间内损坏。
电网条件已经发生急剧的变化,选择正确的电容器技术越来越重要。 电容器的使用寿命会受到如下因素的影响而缩短:
9.5.4.1、谐波负载
9.5.4.2、较高的电网电压
9.5.4.3、高的环境温度
我们配电系统中的谐波负载在持续增长。在可预知的将来,可能只有组合电抗类型的补偿系统会适合使用。
很多供电公司已经规定只能安装带电抗的补偿系统。其它公司必须遵循他们的规定。
如果一个用户决定继续使用无电抗的补偿系统,他起码应该选用更高额定电压的电容器。这种电容器能够耐受较高的谐波负载,但是不能避免谐振事故。 电力电子装置的应用场合
今天,许多生产过程中没有电力电子装置是不可想象的。至少以下用电设备在每个工厂都得到了应用:
9.6.1.1、照明控制系统(亮度调节)
9.6.1.2、开关电源(计算机,电视机)
9.6.1.3、电动机调速设备
9.6.1.4、自感饱和铁芯
9.6.1.5、不间断电源
9.6.1.6、整流器
9.6.1.7、电焊设备
9.6.1.8、电弧炉
9.6.1.9、机床(CNC)
9.6.1.10、电子控制机构
9.6.1.11、EDM机械
所有这些非线性用电设备产生谐波,它可导致配电系统本身或联接在该系统上的设备故障。
仅考虑导致设备故障的根源就在发生故障现象的用电工厂内可能是错误的。故障也可能是由于相邻工厂产生的谐波影响到公用配电网络而产生的。
在您安装一套功率因数补偿系统之前,如下工作是非常重要的:对配电系统进行测试以确定什么样的系统结构对您是合适的。
可调谐的滤波电路和组合滤波器已经是众所周知的针对谐波问题的解决方案。另外的方法就是使用动态有源滤波器。
9.6.2、基本术语
9.6.2.1、载波(AF)
是附加在电网电压上的一个高频信号,用于控制路灯、 HT/NT 转换系统和夜间储能加热器。
9.6.2.2、载波 (AF) 检出电路
由一个初级扼流线圈和一个并联谐振电路(次级扼流线圈和电容)并联组成的元件。AF 锁相电路用于检出供电部门加载的AF 信号。
9.6.2.3、电抗
在电容器回路串联扼流线圈。
9.6.2.4、电抗系数
扼流线圈的电感X L 相对于电容电感X C 的百分比。
标准的电抗系数是:例如5.5% 、7% 和14% 。
9.6.3、组合滤波器
两个不同电抗系数回路并联以检出杂波信号,用于低成本地清洁电网质量。 Cos Φ功率因数代表了电流和电压之间的相位差。电感性的和电容性的 cosΦ说明了电源的质量特性。用 cosΦ可以表述电网中的无功功率分量。
9.6.4、傅立叶分析
通过傅立叶分析使得将非正弦函数分解为它的谐波分量成为可能。在正弦频率ω 0 上的波形已知为基波分量。在频率 n ×ω 0 上的波形被称为谐波分量。
9.6.5、谐波吸收器,调谐的
由一个扼流线圈和一个电容器串联组成的谐振电路并调谐为对谐波电流具有极小的阻抗。该调谐的谐振电路用于精确地清除配电网络中的主要谐波成分。
9.6.6、谐波吸收器,非调谐的
由一个扼流线圈和一个电容器串联组成的谐振电路并调谐为低于最低次谐波的频率以防止谐振。
Ⅱ 谐波治理的常见方法有哪些
随着电子技术的不断发展,谐波问题越来越严重,得到了各方面的高度重视,其治理有以下几种常用的方法:
1、减少非线性用电设备与电源间的电气距离。减少系统的阻抗,使用较大容量的同步发电机,使系统中的非线性用电设备的电气距离大大下降,可以减少谐波对电网的危害。
2、谐波的隔离。使用D,yn11接线组别的配电变压器,可以有效地进行谐波隔离,以便减少谐波的危害。
3、安装滤波器。目前对变电所侧和用户侧的谐波治理方法,多采用安装滤波器来减少谐波分量。滤波器分有源滤波器和无源滤波器两大类。
谐波治理的第一步是谐波测量,测量各次谐波的含量大小,再针对含量较高次数的谐波重点治理,以此到达谐波治理的效果。而测量谐波可使用E6000电能质量分析仪,可测试1~50次谐波,还可以测试间谐波、高次谐波、谐波子组。
Ⅲ 谐波治理的原因与治理方法
谐波的产生原因有很多,例如发电源质量不高产生谐波、输配电系统产生谐波、用电设备产生谐波等等。谐波的产生影响着企业的正常生产运行,加速了设备的老化,危害着生产安全与稳定、浪费着电能。。。所以谐波的治理是很重要的问题。
谐波治理的方法大体分为有源滤波和无源滤波两种,具体的治理方案和所需产品规格也是因项目而异的,遇到这方面的难题最好还是找个靠谱一点的厂商来咨询解决方案。
Ⅳ 谐波治理应采用什么样的措施
一、加强对谐波的管理。
本着限制谐波源向公用电网注入谐波电流,将谐波电压限制在允许范围内的原则。要掌握系统中的谐波源及其分布,限制其谐波在允许范围内方可入网,未达标的必须采取治理措施,以防谐波扩散。供电部门应该严格按照各类电力设备、电力电子设备的技术规范中规定的谐波含量指标,对其进行评定。
如果超过国家规定的指标,不得出厂和投入电力系统使用,并从全局出发,全面规划,采取有力措施加强技术监督与管理,一方面审核尚待投入负荷的谐波水平,另一方面对已投运的谐波源负载,要求用户加装滤波装置。认真贯彻执行有关国家标准关于限制谐波的规定,就能从总体上控制供电系统中的谐波水平,保证供电系统供给优质的电能。
二、增加换流装置的相数。
换流装置是供电系统的主要谐波源之一。理论分析表明,换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为pk±1和pk(p为整流相数或脉动数,k为正整数)。当脉动数由p=6增加到p=12时,可以有效地消除幅值较大的低频项(其特征谐波次数分别为12k±1和12k),从而大大地降低谐波电流的有效值。
三、加装滤波装置。
包括无源滤波和有源滤波装置。为了减少谐波对供电系统的影响,最根本的思想是从产生谐波的源头抓起,设法在谐波源附近防让谐波电流的产生,从而降低谐波电压。
四、改变谐波源的配置或工作方式 。
具有谐波互补性的装置应集中,非互补性的应分散或分时交替使用等。
五、开关电源干扰的抑制。
一般采用的办法是:电源滤波、屏蔽及减少开关电源本身干扰能量。 采用电源滤波器。减少开关电源本身干扰,利用改善线圈绕制工艺,确保绕组之间紧密耦合,以减少变压器漏感。
还可以在高频整流二极管上串入可饱和磁芯线圈,利用流过反向电流时,因磁芯不饱和而产生的较大电势阻止反向电流上升。
六、抑制单相电容器组开断瞬态过电压。
如果采用选相断路器投切电容器,则可以消除或大大降低投切电容器产生的瞬态过电压,从而使接在母线上的电力电子调速系统可以稳定地工作,接在母线上的其余设备也可不受过电压干扰的影响。
七、抑制电压互感器铁磁谐振。
抑制电压互感器铁磁谐振的方法是要使其脱离谐振区。采用中性点不接地的电压互感器或采用电容分压器可以从根本上避免铁磁谐振。
八、抑止整流和逆变产生谐波。
1、在变频器前加装电源滤波器;
2、变频器的电源电缆采用屏蔽电缆,屏蔽电缆穿铁管并接地,输出电缆也穿铁管并接地,屏蔽层应在接变频器处和电机处两端都接地。
九、抑止电弧炉运行时的干扰。
1、在合适地段加入电容补偿装置,补偿无功波动;
2、可以重新安排供电系统。
Ⅳ 谐波治理方法有哪些
目前谐波治理主要有两种方法:
1.无源滤波器
无源滤波器主要由电抗器、电容器构成,体积比较庞大
无源滤波器是由电容器和电抗器串联而成,并调谐在某个特定谐波频率。滤波器对其所调谐的谐波来说是一个低阻抗的“陷阱”。理论上滤波器在其调谐频率处阻抗为零,因此可吸收掉要滤除的谐波。目前国内的谐波治理以无源滤波器为主,其特点是技术实现相对简单,具有一定消谐效果,缺点是被动式滤波,一旦用电环境发生变化,无源滤波设备无法随之调整,滤波效果也就无法保证。
2.有源滤波器
有源滤波器主要由电力电子元件构成,体积比较小
有源谐波过滤器使用的是电力电子技术来监控非线性负载,动态地纠正。发现一个谐波自动注入一个补偿电流使波形恢复。通过注入和抵消过程,恢复正弦波。使失真减少到不足5%的总谐波失真(THD)。
其特点是可主动消谐,设备体积小,消谐效果非常理想,但是由于技术要求比较高,目前国内在该领域尚属空白。
Ⅵ 谐波治理需要什么设备如何选型
呵呵
你提出了一个非常大的课题,写全了,写好了,可以作为硕士生的毕业论文了。
简单说:谐波治理的设备,本质上有两类:
一类是主动的谐波补偿设备,我们叫它:有源滤波器。他是一个大功率的电力电子设备,其实也是一个谐波源,不过它发出的谐波,与线路上的谐波,大小相等,方向相反。明白了?对啦,就是用一个主动产生的谐波,去抵消线路的谐波。有源滤波器,主要用在负荷不稳定,对谐波滤出要求较高的场合。当然,最重要的是用户的要有钱,这玩意很贵,可靠性目前还不太满意。
另外一类,是被动的吸收线路的谐波,我们叫它:无源滤波器,就是用电容电感组合起来的LC滤波器。这类滤波器使用很普遍,耐用皮实,基本上免维护。不过它只能对于稳定负载,当负载变化较大的场合,滤波效果就要大打折扣了。
当然,还有第三类,就是互交磁场滤波器,这时我公司新研发的产品,本质是无源滤波,但是却利用三相交流电之间差120度的特性,通过磁场转换,用A相的谐波去抵消B相的,用B相的谐波抵消C相的……,可靠性极高,不过要求三相平衡才有较好的效果。
说了其特性,你可以选择了,至于产品,虽然是五花八门,但是万变不离其宗。
Ⅶ 谐波治理很重要吗不治理可不可以
这个没有别的办法,要么,你自己做谐波治理,要么,你就到电业局举报他们,说他们谐波太大了,影响到了你们工厂设备的正常运转。让他们去做谐波治理。
Ⅷ 供电部门监控谐波治理的依据是什么,主要技术指标有哪些
另一方面对已投运的谐波源负载; 2。 (九)抑止电弧炉运行时的干扰 1,k为正整数)。采用中性点不接地的电压互感器或采用电容分压器可以从根本上避免铁磁谐振,首先要掌握系统中的谐波源及其分布,对其进行评定,确保绕组之间紧密耦合,可以有效地消除幅值较大的低频项(其特征谐波次数分别为12k±1和12k)。还可以在高频整流二极管上串入可饱和磁芯线圈,全面规划,要求用户加装滤波装置、屏蔽及减少开关电源本身干扰能量:电源滤波。认真贯彻执行有关国家标准关于限制谐波的规定。为了减少谐波对供电系统的影响,以减少变压器漏感,就能从总体上控制供电系统中的谐波水平;2,从而使接在母线上的电力电子调速系统可以稳定地工作。 (六)抑制单相电容器组开断瞬态过电压 如果采用选相断路器投切电容器。 (七)抑制电压互感器铁磁谐振 抑制电压互感器铁磁谐振的方法是要使其脱离谐振区,从而大大地降低谐波电流的有效值,屏蔽层应在接变频器处和电机处两端都接地。如果超过国家规定的指标。 (四)改变谐波源的配置或工作方式 例如具有谐波互补性的装置应集中。当脉动数由p=6增加到p=12时,以防谐波扩散.变频器的电源电缆采用屏蔽电缆。理论分析表明,设法在谐波源附近防让谐波电流的产生,换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为pk±1和pk(p为整流相数或脉动数,因磁芯不饱和而产生的较大电势阻止反向电流上升,补偿无功波动,接在母线上的其余设备也可不受过电压干扰的影响,限制其谐波在允许范围内方可入网,采取有力措施加强技术监督与管理,保证供电系统供给优质的电能,非互补性的应分散或分时交替使用等,我国结合电网实际水平并借鉴其他国家标准制定的电压正弦波形畸变率规定(见表1),输出电缆也穿铁管并接地。 采用电源滤波器,最根本的思想是从产生谐波的源头抓起。 (五)开关电源干扰的抑制 一般采用的办法是.在变频器前加装电源滤波器,未达标的必须采取治理措施、电力电子设备的技术规范中规定的谐波含量指标。 (八)抑止整流和逆变产生谐波 1,屏蔽电缆穿铁管并接地.在合适地段加入电容补偿装置。为此国际电工委员会(IEC)和美国IEEE都有推荐标准,利用改善线圈绕制工艺,并从全局出发。供电部门应该严格按照各类电力设备,将谐波电压限制在允许范围内的原则,一方面审核尚待投入负荷的谐波水平。减少开关电源本身干扰,则可以消除或大大降低投切电容器产生的瞬态过电压。 (三)加装滤波装置 包括无源滤波和有源滤波装置。 (二)增加换流装置的相数 换流装置是供电系统的主要谐波源之一,从而降低谐波电压,利用流过反向电流时.可以重新安排供电系统电力谐波治理(一)加强对谐波的管理 本着限制谐波源向公用电网注入谐波电流,不得出厂和投入电力系统使用