低壓配電系統(tǒng)諧波污染的治理
隨著越來(lái)越多的人防工程被開(kāi)發(fā)利用,在低壓配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了許多非線(xiàn)性負(fù)載,如:變頻空調(diào)機(jī)、恒流穩(wěn)壓給水裝置等,這些非線(xiàn)性負(fù)載會(huì)引起系統(tǒng)內(nèi)電流、電壓波形發(fā)生畸變,產(chǎn)生大量的高次諧波,配電網(wǎng)諧波的危害日漸明顯,諧波治理已不容忽視。因此,分析引發(fā)諧波畸變的各類(lèi)擾動(dòng)源,并針對(duì)諧波畸變的危害提出相應(yīng)的防范措施,對(duì)低壓配電系統(tǒng)的**運(yùn)行具有重要意義。
低壓配電系統(tǒng)諧波污染主要危害:
(1)由于諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖,不僅導(dǎo)致變壓器、電容器等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加,而且使絕緣材料承受的電壓力增大;再者,諧波電流能使變壓器的銅耗增加,所以變壓器在嚴(yán)重的諧波負(fù)荷下將產(chǎn)生局部過(guò)熱、噪聲增大現(xiàn)象,從而加速絕緣老化,縮短變壓器等電氣設(shè)備的使用壽命,降低供電可靠性;
(2)導(dǎo)致電力電纜發(fā)熱,在三相對(duì)稱(chēng)回路中,三次諧波在三相導(dǎo)線(xiàn)中相位相同,在中性線(xiàn)上疊加后產(chǎn)生了3倍于相線(xiàn)的諧波電流和諧波電壓,導(dǎo)致了中性線(xiàn)溫度升高。大量的OA設(shè)備及電子式熒光燈使三次諧波在系統(tǒng)中的占有率增大,因此,諧波引起中性線(xiàn)發(fā)熱的問(wèn)題值得關(guān)注。當(dāng)高頻電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí),線(xiàn)路集膚效應(yīng)加重,線(xiàn)路外表面電流密度加大,就會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路(相線(xiàn)及中性線(xiàn))發(fā)熱;
(3)當(dāng)配電線(xiàn)路與通訊線(xiàn)路平行或相距較近時(shí),由于兩者之間存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng),容易形成電場(chǎng)耦合和磁場(chǎng)耦合,三次諧波分量效應(yīng)更顯強(qiáng)烈,并在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾,從而降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量,破壞信號(hào)的正常傳輸,不僅影響通話(huà)的清晰度,嚴(yán)重時(shí)將威脅通訊設(shè)備及人身**;
(4)導(dǎo)致低壓配電設(shè)備工作異常,諧波畸變可使配電用低壓電器設(shè)備(斷路器、漏電保護(hù)器、接觸器、熱繼電器等)發(fā)生故障。諧波電流使低壓電器設(shè)備鐵損、銅損增加,集膚效應(yīng)加劇,從而產(chǎn)生異常發(fā)熱、誤動(dòng)作等故障;
(5)導(dǎo)致電網(wǎng)的各類(lèi)保護(hù)及自動(dòng)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng),特別在廣泛應(yīng)用的微機(jī)保護(hù)、綜合自動(dòng)化裝置中表現(xiàn)突出,容易引起區(qū)域系統(tǒng)瓦解,造成故障擴(kuò)大等惡性后果;
(6)建筑物突發(fā)火災(zāi)被證明也有一部分與電網(wǎng)諧波有關(guān)。同時(shí),電網(wǎng)諧波還會(huì)嚴(yán)重削弱和干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,造成電網(wǎng)“公害”。
對(duì)于配電網(wǎng)諧波污染及其可能造成的負(fù)面影響,我國(guó)將于近期出臺(tái)諧波控制強(qiáng)制性規(guī)范,強(qiáng)化對(duì)諧波污染的治理,目前,國(guó)內(nèi)一些企業(yè)已開(kāi)始重視對(duì)諧波污染的制理,投資安裝了KYLB諧波濾波裝置,取得了節(jié)能和提高電網(wǎng)品質(zhì)的雙重效果。
鑒于配電系統(tǒng)諧波的危害及國(guó)家對(duì)諧波污染的治理要求,應(yīng)積極采取消除或抑制諧波危害的防范措施:
(1)在根據(jù)負(fù)載確定電力變壓器額定容量時(shí),應(yīng)考慮諧波畸變而留有裕量。在民用建筑設(shè)計(jì)中一般應(yīng)保證變壓器負(fù)荷率為70%—80%左右,該負(fù)荷率的工程裕量即可防范諧波引起的變壓器發(fā)熱危害;
(2)通過(guò)采用高性能的用電設(shè)備,改善其諧波的保護(hù)性能,提高設(shè)備的抗諧波干擾能力;
(3)在電纜截面的選擇中,應(yīng)考慮諧波引起線(xiàn)纜發(fā)熱的危害。對(duì)于連接諧波主要擾動(dòng)源設(shè)備的配線(xiàn),確定線(xiàn)纜載流量時(shí)應(yīng)留有足夠裕量,可適當(dāng)放大**選擇線(xiàn)纜截面。在三相四線(xiàn)制系統(tǒng)中,應(yīng)考慮三次諧波電流和高次諧波電流引起的集膚效應(yīng)對(duì)中性線(xiàn)的發(fā)熱危害,即在中性線(xiàn)截面的選擇中留有足夠裕量,一般與相線(xiàn)等截面,特殊情況下甚至需大于相線(xiàn)截面;
(4)交流濾波裝置能夠有效地吸收諧波源所產(chǎn)生的諧波電流,降低諧波電壓是抑制諧波“污染”的有效措施之一。一般由電容器、電抗器、電阻器組合而成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,維護(hù)方便,一次性投資較少,適合應(yīng)用在許多場(chǎng)合;
(5)采取快速可變的電抗器或電容元件組合,形成KYSVC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(或稱(chēng)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置)與諧波源并聯(lián),不僅可有效地減少諧波量,而且能夠抑制電壓波動(dòng)、閃變,增加系統(tǒng)阻尼,提高系統(tǒng)功率因數(shù),保證電網(wǎng)供電質(zhì)量。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置一次性投資較大,但是,經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益較好,適合于有較大諧波源的場(chǎng)所;
(6)在設(shè)計(jì)和施工階段,建議采取以下措施抑制諧波對(duì)電子設(shè)備的干擾;
①為該類(lèi)設(shè)備設(shè)計(jì)專(zhuān)用回路供電,盡可能避免干擾沿供電線(xiàn)路竄人;
②為易受干擾設(shè)備加裝線(xiàn)路濾波器,消除或抑制諧波分量,凈化電源;
③使該類(lèi)設(shè)備配線(xiàn)盡可能遠(yuǎn)離諧波電流畸變嚴(yán)重的線(xiàn)路,以避免空間電磁干擾。
(7)無(wú)源串聯(lián)濾波器技術(shù)先進(jìn),**可靠,對(duì)**諧波污染效果十分顯著,同時(shí),增加了電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)及配電柜的負(fù)載能力,提高了低壓電網(wǎng)的效率,延長(zhǎng)了燈具和設(shè)備中電容器的壽命,應(yīng)進(jìn)行大規(guī)模推廣。
電力消費(fèi)的趨勢(shì)是高效率用電與高質(zhì)量用電相接合,電力污染不符合綠色用電的要求。進(jìn)行諧波治理,提高電力品質(zhì)是位的,其次是節(jié)能。諧波治理是個(gè)綜合治理過(guò)程,一方面要從源頭抓起,加強(qiáng)設(shè)備的管理,防止諧波的產(chǎn)生,更重要的是提高認(rèn)識(shí),積極進(jìn)行諧波治理,防止災(zāi)害產(chǎn)生。