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目前國內抑制諧波的一般對策

2023年02月07日 11:03:58      來源:南昌穎頓科技有限公司 >> 進入該公司展臺      閱讀量:23

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目前,國內普遍采用提高變壓器質量、增大電纜截面積、特別加大中性線電纜截面(等于線、相電纜截面的兩倍)以及選用整定值較大的斷路器、熔斷器等保護元件等辦法,不但不能從根本上消除諧波,反而降低了保護特性與功能,加大了投資浪費,增加供電系統的隱患。為減少供電系統的諧波問題,一般從管理上和技術措施上采取以下幾方面的對策:

1、貫徹執行有關諧波的國家標準,加強諧波管理:

認真貫徹執行有關國家標準關于限制諧波的規定,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力質量。

2、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征諧波次數分別為pk依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,可以有效的消除幅值較大的低頻項,(其特征諧波次數分別為12k依1和12k),從而大大地降低了諧波電流的有效值。

3、增裝動態無功補償裝置,提高供電系統承受諧波的能力:

在技術經濟分析可行的條件下,可以在諧波源處裝設動態無功補償裝置:靜止無功補償裝置(SVC-StaticVarCompensator)或*的靜止同步補償裝置(STATCOM Static SynchroncusCompen-sator),以獲得補償負荷快速變動的無功需求、改善功率因數、濾除系統諧波、減少向系統注入諧波電流、穩定母線電壓、降低三相電壓不平衡度等,提高供電系統承受諧波的能力。

4、加裝濾波裝置(包括無源濾波和有源濾波裝置):

使用無源濾波器其主要是改變在特殊頻率下電源的阻抗,適用于穩定、不改變的系統。而使用有源濾波器主要是用于補償非線性負載。

傳統的方式多選用無源濾波器,無源濾波器出現早,因其結構簡單、投資少、運行可靠性較高以及運行費用較低,至今仍是諧波抑制的主要手段。LC濾波器是傳統的無源諧波抑制裝置,它由濾波電容器、電抗器和電阻器適當組合而成,與諧波源并聯,除具有濾波作用外,還有無功補償的作用。這種裝置存在一些較難克服的缺點,主要是容易過載,在過載時會被燒損,可能造成功率因數過引、償而被罰款曰另外,無源濾波器不能受控,因此隨著時間的推移,配件老化或電網負載的變動,會使諧振頻率發生改變,濾波效果下降。更重要的是無源濾波器只能過濾一種諧波成份(如有的濾波器只能濾除三次諧波),如果過濾不同的諧波頻率,則要分別用不同的濾波器,增加設備投資。

國內外有多種有源濾波器,這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,且補償特性不受電網阻抗的影響。有源電力濾波器(APF)理論在20世紀60年代形成,后來著大中功率全控型半導體器件的成熟,脈沖寬度調制(PWM)控制技術的進步以及基于瞬時無功功率理論的諧波電流瞬時檢測方法的提出,有源電力濾波器得以迅速發展。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流,由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流頻譜,以抵消原線路諧波源所產生的諧波,從而使電網電流只含有基波分量。其中核心部分是諧波電流發生器與控制系統,即其工作靠數字信號處理(DSP)技術控制快速絕緣雙極晶體管(1GBT)來完成。

目前,在具體的諧波治理方面,出現了無源濾波器(LC濾波器)與有源濾波器互補混合使用的方式,充分發揮LC濾波器結構簡單、易實現、成本低,有源電力濾波器補償性能好的優點,克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點,兩者結合使用,從而使整個系統獲得良好的性能。

總之,一方面要嚴格限制諧波的發射水平。另一方面還要設法提高設備自身的抗諧波干擾的能力,改善諧波保護性能,以做到真正意義上的電磁兼容。

5、減少回路的阻抗及切斷傳輸線路法:

諧波產生的根本原因是由于使用了非線性負載,因此,解決的根本辦法是把產生諧波的負載的供電線路和對諧波敏感的負載的供電線路分開。由于非線性負載引起的畸變電流在電纜的阻抗上產生一個畸變電壓降,而合成的畸變電壓波形加到與此同一線路上所接的其它負載,引起諧波電流在其上流過。因此,減少諧波危害的措施也可從加大電纜截面積,減少回路的阻抗方式來實現。目前,國內較多采用提高變壓器容量,增大電纜截面積,特別是加大中性線電纜截面,以及選用整定值較大的斷路器、熔斷器等保護元件等辦法,但此種方式不能從根本上消除諧波,反而降低了保護特性與功能,又加大了投資,增加供電系統的隱患。從中可知,可以將線性負載與非線性負載從同一電源,接口點(PCC)就開始由不同的電路供電,這樣可以使由非線性負載產生的畸變電壓不會傳導到線性負載上去。這是目前治理諧波問題較為理想的解決方案。

6、使用無諧波污染的綠色變頻器:

綠色變頻器的品質標準是:輸入和輸出電流都是正弦波,輸入功率因數可控,帶任何負載時都能使功率因數為1,可獲得工頻上下任意可控的輸出頻率。變頻器內置的交流電抗器,它能很好的抑制諧波,同時可以保護整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響,實踐表明,不帶電抗器的諧波電流明顯高于帶電抗器產生的諧波電流。為了減少諧波污染造成的干擾,在變頻器的輸出回路安裝噪聲濾波器。并且在變頻器允許的情況,降低變頻器的載波頻率。另外,在大功率變頻器中,通常使用12脈沖或18脈沖整流,這樣在電源中,通過消除低次諧波來減少諧波含量。例如12脈沖,低的諧波是11次、13次、23次、25次諧波。依次類推,對于18脈沖,低的諧波是17次和19次諧波。


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