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文檔簡介
1、低壓電網(wǎng)中的諧波污染問題及有關(guān)標(biāo)準對諧波分量的限值;處理低壓無功補償裝置諧波放大的若干實例,并提出了對電壓無功補償裝置合理選擇的意見。1低.壓電網(wǎng)諧波污染的嚴重性近三十年來,在被日益廣泛應(yīng)用的各種電力電子裝置中,整流裝置所占的比例最大,逆變器、直流斬波器等所需的直流電源主要來自整流電路,常用的晶閘管相控整流電路或二極管整流電路都是嚴重的諧波源。計算機、彩色電視、各種辦公設(shè)備和其他家用電器的普及也會造成諧波污染。上述電氣設(shè)備的單臺容量雖然很小,但數(shù)量卻極為龐大,其內(nèi)部大都含有開關(guān)電源,各類開關(guān)電源、變頻器的用量越來越多,加上熒光燈產(chǎn)生的諧波,使電源的諧波污染日益突出,諧波電壓和諧波電流引起電源波
2、形的嚴重畸變,影響到對電力用戶的供電質(zhì)量。在低壓電容器無功補償裝置上還可能由于諧波的放大,產(chǎn)生并聯(lián)電容器的損壞或諧振事故,因此對低壓電網(wǎng)的諧波治理和無功補償裝置的改進是當(dāng)前電力系統(tǒng)中亟待解決的重要課題。實際上,不同的理解和采用不同的技術(shù),對狀態(tài)檢修的概念敘述是不同的。普遍的設(shè)備狀態(tài)檢修的定義為:依據(jù)設(shè)備的實際狀況,通過科學(xué)合理地安排檢修工作,以最少的資源消耗保持機組(設(shè)備)的安全、經(jīng)濟、可靠的運行能力。由此可見,狀態(tài)檢修實際上是電廠實現(xiàn)設(shè)備維修管理現(xiàn)代化所追求的一個長遠目標(biāo)其實施計劃是一個長期解決方案。狀態(tài)檢修并不是要減少檢修,也不是要取消計劃,其關(guān)鍵是如何科學(xué)合理地安排檢修工作。國內(nèi)電廠以往
3、的維修方式主要采取計劃維修的模式,這種模式在相當(dāng)長一段時間內(nèi)仍將是我們的主要維修管理模式。狀態(tài)檢修與計劃檢修的根本差別是:維修工作的科學(xué)性和合理性,而不是計劃性。傳統(tǒng)的計劃檢修主要是依據(jù)規(guī)程和以往經(jīng)驗來安排維修計劃,大多數(shù)是日歷式的。而狀態(tài)檢修則主要是根據(jù)各自真實的設(shè)備狀況監(jiān)測結(jié)果和科學(xué)的設(shè)備評估方法來安排計劃,力圖改變過去依據(jù)規(guī)程和以往經(jīng)驗來安排計劃帶來的設(shè)備“過修”和設(shè)備“欠修”的弊端。因此狀態(tài)檢修的準確含義應(yīng)當(dāng)是“維修優(yōu)化”,即使維修活動進一步科學(xué)化、合理化。如上所述,國外開展?fàn)顟B(tài)檢修的模式有很多,其中主要有3種方式,即以設(shè)備可靠性分析為中心的維修()、以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)知性維修(
4、)、以高溫關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)和壽命評估為基礎(chǔ)的設(shè)備壽命管理()等技術(shù)。這些模式的理論基礎(chǔ)不同,使用范圍和特點也不同。電廠采用時一般要根據(jù)自己的機組特點和設(shè)備維修重點,選擇一種模式或?qū)⒉煌J浇M合,產(chǎn)生出適合電廠自身的狀態(tài)檢修模式。低壓電網(wǎng)中諧波分量的限值為了限制諧波源注入電網(wǎng)后產(chǎn)生不良影響,必須把電壓和電流的諧波分量控制在允許的范圍內(nèi),使連接在電網(wǎng)中的電氣設(shè)備免受諧波的干擾。B199電3能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波對注入低壓電網(wǎng)中諧波電流允許值和諧波電壓限值的規(guī)定分別見表和表。表1低壓電網(wǎng)諧波電流允許值(均方根值)(基準短路容量)諧波次數(shù)次諧波電流允許值諧波次數(shù)次諧波電流允許值諧波次數(shù)次諧波電流允許值表低壓公
5、用電網(wǎng)的諧波電壓(相電壓)限值標(biāo)稱電壓總諧波畸變率各次諧波-奇次含有率偶次對公共連接點處的最小短路容量不同于基準短路容量時,可按公式()修正表中的數(shù)值。=S()式中,為公共連接點處的最小短路容量,V為基準短路容量,V為表中第次諧波電流允許值,;為短路容量為時的第次諧波允許值,應(yīng)該指出:對于不同電壓等級電網(wǎng)的電壓總諧波畸變率的限值不同,電壓等級越高,諧波限制越嚴。例如、及電網(wǎng),其電壓總諧波畸變率分別規(guī)定為4.、03.和02.;0另外對偶次諧波的限制也要嚴于對奇次諧波的限制。3電.容回路的諧波放大和諧振無功補償裝置和濾波裝置主要由并聯(lián)電容器及電抗器組成。在工頻條件下,電容器的電抗值比系統(tǒng)的電感電抗
6、值要大得多,不會發(fā)生諧振。但由于容抗=/3,感抗=3,高次諧波條件下由于的增加和的減小,就可能發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振。這種諧振往往會使諧波電流放大到幾倍甚至數(shù)十倍,會對電網(wǎng)及并聯(lián)電容器和與之串聯(lián)的電抗器產(chǎn)生很大的威脅,并可能使電容器和電抗器燒毀。根據(jù)日本及我國的統(tǒng)計,由于諧波而損壞的電氣設(shè)備事故中,電容器事故約占40,電抗器事故約占30。下面將介紹由于諧波及諧波放大引起的事故實例,以供參考。4由.于諧波放大造成電容器損壞某辦公大樓內(nèi)部分無功補償?shù)牡蛪弘娙萜饕蜻^熱而損壞,而這些電容器組接于向不間斷電源()供電的回路上,見圖。當(dāng)投入組或組電容器時,實測得諧波電流值及電壓畸變率的數(shù)值見表3圖1某辦公
7、樓低壓電容器組接線圖表3諧波電流實測值及電壓畸變率供電電流電容器組電流諧波次數(shù)次投入并聯(lián)電容器容量電容器均方根電流電壓畸變率注:供電電流由測量點處測得,電容器組電流由測量點處測得。從表中可知,當(dāng)投入電容器組時出現(xiàn)嚴重的并聯(lián)諧振,將由產(chǎn)生的0次諧波電流放大近倍達到,電壓畸變率達到;由測量點處測得:當(dāng)投入電容器兩組共時,電容器組的電流有效值高達4相當(dāng)于電容器額定電流值的倍,這足以充分說明引起電容器過熱損壞的原因。解決的措施:將每組電容器串聯(lián)的電抗器。其加裝串聯(lián)電抗器后的實測值見表4。從表4中可看出:11次諧波放大和電容器的嚴重過載問題都得到了滿意的解決,表4還給出了在最大非線性負載條件下測得的數(shù)據(jù)
8、。測量結(jié)果表明諧波電流均在允許值之內(nèi),無放大現(xiàn)象,無功補償和抑制諧波的效果均滿意。表4每組電容器加裝7串聯(lián)電抗器后的實測值供電電流電容器組電流諧波次數(shù)次投入并聯(lián)電容器容量電容器均方根電流/A75.2151.5電壓畸變率/%6.46.05.7用低壓濾波器進行無功補償和抑制諧波圖2為不帶電抗器的補償電容器組接線圖。由于6相交流拖動負載的性質(zhì)諧波含量大,電壓畸變率高達,顯然不帶電抗器的補償電容器組是不能采用的,采用帶電抗器的5、7、11次濾波電容器組,進行無功補償取得了良好的效果,基波供電電流大約下降了,大量諧波電流被有效吸收,供電質(zhì)量達到規(guī)定的諧波限值。投入和不投入濾波器時的饋電電流及電壓畸變率見
9、表5。17ththlOkVY嘶K&相交流艷動圖2不帶電抗器的補償電容器組接線圖表投入和不投入濾波器時的饋電電流及電壓畸變率運行方式投各次濾波器投5次投7次和諧波次數(shù)/次不投入濾波器5次濾波器濾波器饋電電流基波電壓畸變率因低壓電容器組引起諧波放大某工業(yè)企業(yè)在低壓供電母線上安裝了用于無功補償?shù)牟⒙?lián)電容器組,其接線圖見圖3。投入、運行后發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電容器經(jīng)常損壞,為了找出原因,現(xiàn)場進行了諧波測量,實測數(shù)據(jù)見表。測量結(jié)果表明:電容器組通過的均方根電流值為,相當(dāng)于額定電流的1.7倍,是引起電容器損壞的原岡,切除電容器組的情況下電壓畸變率已達8.,投入電容器組后電壓畸變率則高達13.1,因此根據(jù)非線性負載的性
10、質(zhì),應(yīng)選用濾波電容器組進行無功補償。低壓無功補償裝置的合理選擇首先摸清負載的性質(zhì)和諧波含量采用普通的低壓電容補償成套裝置,還是選擇具有抑制諧波功能的濾波器成套裝置,關(guān)鍵在于負載的性質(zhì)和所產(chǎn)生的諧波分量的大小。諧波分量的數(shù)值可由諧波測試儀測得。對電力負載的性質(zhì)要特別注意以下點:載變化的幅度和頻繁程度;負載中是否具有容量較大的諧波源:3)三相負載的不平衡程度。要求快速補償和抑制諧波的行業(yè),通常包括具有大量電焊機設(shè)備的汽車制造業(yè)、冶金行業(yè)、造紙行業(yè)、電梯及起重設(shè)備、大型商住樓,以及其他具有大量變頻器和大容量熒光燈照明的場所。搜2集配電網(wǎng)及負載的技術(shù)參數(shù)搜集配電網(wǎng)及負載的有關(guān)參數(shù),為設(shè)計濾波器的方案提
11、供依據(jù),通常包括:1)電網(wǎng)的額定電壓、運行電壓和變化范圍;基波頻率的無功負載;主要負載的性質(zhì)、諧波次數(shù)及其分量值;實測的電網(wǎng)電壓畸變率;不同運行方式下配電網(wǎng)的短路容量;國家標(biāo)準/及標(biāo)準對諧波電壓和諧波電流的限值等。進行預(yù)測根據(jù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù),負載性質(zhì)及初步提出的補償方案,通過仿真模型的計算機計算,對是否可能發(fā)生諧波放大或諧波共振進行分析,做到心中有數(shù)。7.合4理選擇補償裝置近二十余年來,國內(nèi)外電工行業(yè)中先后開發(fā)了多品種的諧波濾波器和具有抑制諧波功能的低壓無功補償裝置,主要包括:()低壓諧濾波補償裝置,單柜輸出容量濾波回路,適用于常見的5、7、11、13次諧波,各次濾波器分別由電容器及串聯(lián)電抗器組成。
12、(2)低壓3次諧波濾波器,非線性的單相負載如熒光燈、投射燈、計算機、打印機等,接入相與中性線之間,會產(chǎn)生3次諧波電流,并在中性線上進行并聯(lián)疊加,造成電流和電壓畸變。3次諧波電流除了會在中性線上引起過載危險外還會形成的磁場,因此要求從電網(wǎng)上濾除次諧波電流,單柜輸出容量一般為。()固定式帶調(diào)諧濾波器組,額定容量,臺固定式帶調(diào)諧濾波器,由1臺電容器和1臺電抗器組成,電容器按需補償?shù)臒o功容量選擇,電抗器電感值的選擇要使回路形成串聯(lián)諧振電路的諧振頻率,低于電網(wǎng)相間存在的最低次諧波頻率,通常是次(),而調(diào)諧頻率則往往按設(shè)計的。當(dāng)高于調(diào)諧頻率時帶調(diào)諧濾波器是電感性的,不但不會放大典型的次、7次和次諧波,還可以吸收電網(wǎng)中低次諧波的一部分。()自動投切帶調(diào)頻濾波電容器組,單柜額定容量V與常規(guī)的自動投切電容器組相似,由自動功率因數(shù)控制器進行控制,在,電網(wǎng)中使用時,其調(diào)
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