時間:2014-12-22 15:42:19來æºï¼šå³æµ·è‹±
(安科瑞電氣股份有é™å…¬å¸ 上海 嘉定 201801)
摘è¦ï¼šéš¨è‘—電力電å變æµè£ç½®çš„æ‡‰(yÄ«ng)ç”¨æ—¥ç›Šå»£æ³›ï¼Œé›»èƒ½å¾—åˆ°äº†æ›´åŠ å……åˆ†çš„åˆ©ç”¨ï¼Œä½†éžç·šæ€§é›»åŠ›è£ç½®è¨(shè)備的廣泛應(yÄ«ng)用產(chÇŽn)生了大é‡ç•¸è®Šçš„é›»æµè«§æ³¢ï¼Œè«§æ³¢æ±¡æŸ“越來越多地å¨è„…到電力系統(tÇ’ng)安全ã€ç©©(wÄ›n)定ã€ç¶“(jÄ«ng)濟é‹è¡Œï¼Œçµ¦åŒä¸€ç¶²(wÇŽng)絡(luò)çš„ç·šæ€§è² è¼‰å’Œå…¶å®ƒç”¨æˆ¶å¸¶ä¾†äº†æ¥µå¤§å½±éŸ¿ã€‚ç…™è‰å·¥æ¥(yè)在生產(chÇŽn)åˆ¶é€ éŽç¨‹ä¸ï¼Œä½¿ç”¨å¤§é‡çš„è®Šé »å™¨é€²è¡Œèª¿(dià o)é€Ÿï¼Œè®Šé »å™¨æ‰€ç”¢(chÇŽn)生的諧波,å°å» å€(qÅ«)é…電室的供電網(wÇŽng)é€ æˆäº†ä¸€å®šçš„影響。本文通éŽåˆ†æžè«§æ³¢çš„å±å®³ï¼Œå¹¶æå‡ºé‡‡ç”¨æœ‰æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨é€²è¡ŒæŸå·ç…™å» 諧波治ç†çš„æ–¹æ¡ˆã€‚
é—œ(guÄn)éµè©žï¼š 諧波;污染;有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨ï¼›æ²»ç†ï¼›å·ç…™å»
1ã€è«§æ³¢çš„å±å®³
è®Šé »å™¨å·¥ä½œæ™‚æœƒç”¢(chÇŽn)生大é‡çš„諧波電æµï¼Œè«§æ³¢é›»æµåœ¨é›»ç¶²(wÇŽng)阻抗上產(chÇŽn)生壓é™ï¼Œæœƒä½¿é›»å£“波形也變æˆéžæ£å¼¦ã€‚這樣,連接在åŒä¸€é»žçš„å…¶ä»–è¨(shè)å‚™ä¸Šå°±æœƒè¢«æ–½åŠ äº†å«æœ‰è«§æ³¢æˆåˆ†çš„éžæ£å¼¦é›»å£“ï¼Œè‡´ä½¿ä¸€äº›æ•æ„Ÿè¨(shè)備無法æ£å¸¸å·¥ä½œã€‚è«§æ³¢å°ä¼æ¥(yè)çš„å±å®³ä¸»è¦è¡¨ç¾(xià n)在以下幾個方é¢ï¼š
(1ï¼‰ä½¿é›»åŠ›å…ƒä»¶é™„åŠ æè€—åŠ å¤§ï¼Œæ˜“å¼•ç™¼(fÄ)ç«ç½(zÄi)
諧波使公用電網(wÇŽng)ä¸çš„元件產(chÇŽn)ç”Ÿé™„åŠ çš„æè€—,é™ä½Žäº†ç™¼(fÄ)é›»ã€è¼¸é›»åŠç”¨é›»è¨(shè)備的效率。大é‡ä¸‰æ¬¡è«§æ³¢æµéŽä¸ç·šæœƒä½¿ç·šè·¯éŽç†±ï¼Œç”šè‡³å¼•èµ·ç«ç½(zÄi)。
(2)影響電氣è¨(shè)備的æ£å¸¸é‹è¡Œ
諧波會影響電氣è¨(shè)備的æ£å¸¸å·¥ä½œï¼Œä½¿é›»æ©Ÿç”¢(chÇŽn)生機械振動和噪è²ç‰ï¼›ä½¿è®Šå£“器局部嚴é‡éŽç†±ï¼›ä½¿é›»å®¹å™¨ã€é›»çºœç‰è¨(shè)å‚™éŽç†±ã€çµ•ç·£è€åŒ–ã€å£½å‘½ç¸®çŸï¼Œä»¥è‡´?lián)p壞。
(3)引起電網(wǎng)諧振
這種諧振å¯èƒ½ä½¿è«§æ³¢é›»æµæ”¾å¤§å¹¾å€ç”šè‡³æ•¸(shù)åå€ï¼Œæœƒå°ç³»çµ±(tÇ’ng),特別是å°é›»å®¹å™¨å’Œèˆ‡ä¹‹ä¸²è¯(lián)的電抗器形æˆå¾ˆå¤§çš„å¨è„…,經(jÄ«ng)常使電容器和電抗器燒毀。
(4)使繼電ä¿è·èª¤å‹•作,電氣測é‡èª¤å·®éŽå¤§ã€‚
諧波會導(dÇŽo)致繼電ä¿è·ï¼Œç‰¹åˆ¥æ˜¯å¾®æ©Ÿç¶œåˆä¿è·å™¨èˆ‡è‡ªå‹•è£ç½®èª¤å‹•ä½œï¼Œé€ æˆä¸å¿…è¦çš„供電䏿–·å’Œç”Ÿç”¢(chÇŽn)æå¤±ã€‚諧波還會使電氣測é‡å„€è¡¨è¨ˆé‡ä¸æº–確,產(chÇŽn)生計é‡èª¤å·®ï¼Œçµ¦ç”¨é›»ç®¡ç†éƒ¨é–€æˆ–電力用戶帶來經(jÄ«ng)濟æå¤±ã€‚
(5)使工控系統(tǒng)崩潰
è‡¨è¿‘çš„è«§æ³¢æºæˆ–較高次諧波會å°é€šä¿¡åŠä¿¡æ¯è™•ç†è¨(shè)備產(chÇŽn)生干擾,輕則產(chÇŽn)生噪è²ã€é™ä½Žé€šä¿¡è³ª(zhì)é‡ã€è¨ˆç®—機無法æ£å¸¸å·¥ä½œï¼Œé‡å‰‡å°Ž(dÇŽo)致信æ¯ä¸Ÿå¤±ï¼Œä½¿å·¥æŽ§ç³»çµ±(tÇ’ng)崩潰。
諧波所產(chÇŽn)生的å±å®³å¦‚æ¤ä¹‹åš´é‡ï¼Œä¸–界å„國都å°è«§æ³¢å•題予以充分關(guÄn)注。國際上å¬é–‹äº†å¤šæ¬¡æœ‰é—œ(guÄn)è«§æ³¢å•題的å¸(xué)è¡“(shù)會è°ï¼Œä¸å°‘國家和國際å¸(xué)è¡“(shù)組織都制定了é™åˆ¶é›»åŠ›ç³»çµ±(tÇ’ng)諧波和用電è¨(shè)備諧波的標準和è¦(guÄ«)定。國標GB/T 14549-1993《電能質(zhì)é‡ å…¬ç”¨é›»ç¶²(wÇŽng)諧波》è¦(guÄ«)定的公用電網(wÇŽng)諧波電壓(相電壓)é™å€¼å’Œè«§æ³¢é›»æµå…許值分別見表1-1和表1-2:
表1-1 公用電網(wÇŽng)諧波電壓(相電壓)é™å€¼
傳統(tÇ’ng)çš„LCç„¡æºèª¿(dià o)諧濾波器的方法å¯ä»¥é™ä½Žè«§æ³¢é›»æµï¼Œåˆå¯ä»¥è£œå„Ÿç„¡åŠŸåŠŸçŽ‡ï¼Œè€Œä¸”çµ(jié)æ§‹(gòu)簡單,故一直被廣泛使用,但這種方法的最大缺點就是其性能è¦å—電網(wÇŽng)阻抗和é‹è¡Œç‹€æ…‹(tà i)的影響,易和系統(tÇ’ng)發(fÄ)生并è¯(lián)諧振,導(dÇŽo)致諧波電壓放大,如果ä¿è·æŽªæ–½ä¸å¾—力,甚至使LC濾波器éŽè¼‰æˆ–燒毀。有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨ï¼ˆAPF:Active Power Filter)是“用戶電力技術(shù)”ä¸ä¸€ç¨®éžå¸¸é‡è¦çš„è£ç½®ï¼Œå®ƒèƒ½æŠ‘制電æµè«§æ³¢åŠé–ƒè®Šç‰ï¼Œç”¨ä»¥è£œå„Ÿè² è·é›»æµä¸çš„諧波和無功,使電æºå´(cè)é›»æµä¿æŒç‚ºæ£å¼¦æ³¢ï¼Œå¾žè€Œé˜²æ¢è«§æ³¢å°é›»ç¶²(wÇŽng)的污染和æé«˜åŠŸçŽ‡å› æ•¸(shù)。這種補償器主è¦ç”¨åœ¨å°éžç·šæ€§è² è·æ‰€ç”¢(chÇŽn)生的諧波æºé€²è¡Œæ²»ç†ã€‚
安科瑞電氣股份有é™å…¬å¸é–‹ç™¼(fÄ)çš„ANAPF系列有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨ï¼Œé‡‡ç”¨å¯¦æ™‚çš„æª¢æ¸¬æ–¹æ³•ï¼Œå¾—åˆ°é›»ç¶²(wÇŽng)電壓或電æµä¸çš„æ³¢å‹•ã€ä¸å°ç¨±ã€è«§æ³¢ç‰ç•¸è®Šåˆ†é‡ï¼Œåˆ©ç”¨å¿«é€Ÿçš„電力電å功率器件(IGBT)產(chÇŽn)生與其相å的波形,å†å°‡å…¶æŠµæ¶ˆæŽ‰ã€‚原ç†å¦‚圖2-1所示:
圖2-1 ANAPF有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨åŽŸç†åœ–
3ã€æœ‰æºæ¿¾æ³¢æ¡ˆä¾‹
æŸå·ç…™å» å‹•èƒ½è»Šé–“å·æŽ¥é…電室,é…置兩臺2000KVA的干å¼è®Šå£“å™¨ï¼Œç”±äºŽå…¶è² å·åŒ…車間使用了大é‡è®Šé »å™¨ï¼Œæ›¾å¼•起電抗器æå£žã€ä½Žå£“é–‹é—œ(guÄn)燒毀,我們使用FLUKE434電能質(zhì)é‡åˆ†æžå„€å°å…¶ä¸ä¸€è‡ºè®Šå£“å™¨è² è¼‰é€²è¡Œæ¸¬é‡ï¼Œæ¸¬è©¦é»žä½äºŽé›»å®¹è£œå„ŸåŽè² 載å‰çš„æ¯æŽ’ï¼Œæ¸¬é‡ç™¼(fÄ)ç¾(xià n)變壓器副邊å´(cè)5次電æµè«§æ³¢é”到148A,7次諧波電æµé”到45A,從波形上明顯看到畸變嚴é‡ã€‚總電æµç‚º746A,畸變率為22.2%,總的諧波電æµå¯ä»¥è¨ˆç®—出為746×22.2%=165.61A。
æ²»ç†æ–¹æ¡ˆï¼šåœ¨è®Šå£“器副邊å´(cè)å¹¶è¯(lián)接入200A有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨å°å…¶è«§æ³¢é€²è¡Œé›†ä¸æ²»ç†ï¼Œä½¿ç³»çµ±(tÇ’ng)æ£å¸¸é‹è¡Œä¸å—è«§æ³¢å±å®³ã€‚方案如圖3-1所示。
圖3-1 ANAPF集䏿²»ç†æ–¹æ¡ˆåœ–
安科瑞ANAPF有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨çš„æŠ€è¡“(shù)åƒæ•¸(shù)見表3-1和表3-2。
表3-1 ANAPF有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨æŠ€è¡“(shù)åƒæ•¸(shù)
注:以上技術(shù)åƒæ•¸(shù)或器件åç¨±ã€æ•¸(shù)é‡å¦‚有更改,æ•ä¸å¦è¡Œé€šçŸ¥ã€‚
4 è«§æ³¢æ²»ç†æ•ˆæžœ
安è£200A有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨åŽï¼Œé›»æµç•¸è®ŠçŽ‡å¾—åˆ°å¤§å¹…åº¦ä¸‹é™ï¼Œé›»æµæ³¢å½¢åœ–由投入å‰çš„ä¸è¦(guÄ«)則變?yÅu)橥度牒蟮慕å’î î¸ä¹ŸÄï¼¶å«ç ¬æ˜‚蟛ã„稳é–D4-1æ‰€ç¤ºã€‚åŒæ™‚åŠŸçŽ‡å› æ•¸(shù)得到æé«˜ï¼Œæ¸›å°‘了線路的功率æå¤±ï¼Œæé«˜äº†é›»ç¶²(wÇŽng)輸電效率,å¯ç¯€(jié)約電能,é™ä½Žç”Ÿç”¢(chÇŽn)æˆæœ¬ï¼Œæ¸›å°‘伿¥(yè)的電費開支。
圖4-1 æ²»ç†å‰åŽæ³¢å½¢å°æ¯”
5ã€è«§æ³¢æ²»ç†ç¶“(jÄ«ng)濟效益
é…電系統(tÇ’ng)ä¸ç„¡åŠŸä¸»è¦é 無功柜補償,但是諧波å°ç„¡åŠŸæŸœå…§(nèi)電容的æå®³éžå¸¸åš´é‡ã€‚é›»å®¹å™¨çš„å£½å‘½è·ŸåŠ åœ¨é›»å®¹ä¸Šçš„é›»å£“ã€é›»å®¹é‹è¡Œç’°(huán)境溫度和電容器投切次數(shù)密切相關(guÄn)ã€‚æ ¹æ“š(jù)è‘—åé›»å®¹å™¨å» å•†EPCOS的測試數(shù)據(jù),電容器é‹è¡Œå£½å‘½å¯ä»¥ç”¨ä»¥ä¸‹å…¬å¼è¡¨ç¤ºï¼š
å…¶ä¸LE為電容實際é‹è¡Œå£½å‘½ï¼›LEn是電容器期望壽命;Xv是電壓系數(shù)ï¼›Xt是溫度系數(shù)ï¼›Xs是投切系數(shù)。系數(shù)é—œ(guÄn)系表如表5-1:
表5-1 é›»å®¹å¯¦éš›å£½å‘½èˆ‡é›»å£“ã€æº«åº¦åŠåˆ‡é 次數(shù)é—œ(guÄn)ç³»
在諧波環(huán)境下工作的電容,由于電容å°è«§æ³¢å‘ˆä½Žé˜»æŠ—特性,所以首先溫度會大大上å‡ï¼Œæº«åº¦Xt將變å°ï¼›ç”±äºŽæœ‰è«§æ³¢æœƒç”¢(chÇŽn)生壓é™ï¼Œç‚ºæé«˜åŠŸçŽ‡å› æ•¸(shù)ï¼Œé›»å®¹é›»å£“å¿…é ˆå¤§äºŽç·šé›»å£“ï¼Œé€™å°Ž(dÇŽo)致電壓系數(shù)Xv也變å°ï¼›å¦å¤–高溫會導(dÇŽo)致電容容值下é™ï¼Œç‚ºä¿è‰åŠŸçŽ‡å› æ•¸(shù),電容投切次數(shù)必然上å‡ï¼Œåˆ‡æŠ•系數(shù)XsåŒæ™‚減å°ã€‚å› æ¤æ ¹æ“š(jù)上述公å¼å¯ä»¥ç®—出LE=LEn*0.5*0.5*0.4=0.1LEn,也å³åœ¨è«§æ³¢ç’°(huán)境下工作的電容壽命為æ£å¸¸ç’°(huán)境下電容壽命的å分之一ï¼
由于諧波環(huán)境下電容器更容易æå£žï¼Œé »ç¹çš„æ›´æ›é›»å®¹ç›´æŽ¥å°Ž(dÇŽo)è‡´ç¡¬ä»¶æˆæœ¬çš„上å‡ï¼›å¦å¤–電容柜是供電系統(tÇ’ng)ä¸æä¾›ç„¡åŠŸæœ€å¤§çš„é›»å™¨æŸœï¼Œé›»å®¹å‡ºç¾(xià n)故障必然會導(dÇŽo)è‡´åŠŸçŽ‡å› æ•¸(shù)下é™ï¼Œç¹¼è€Œæœƒå› åŠŸçŽ‡å› æ•¸(shù)低而被罰款。以電容æ£å¸¸å£½å‘½5年計算,在諧波環(huán)境下é‹è¡Œçš„電容åŠå¹´å°±è¦æ›´æ›ã€‚該å·ç…™å» æ¯è‡ºè®Šå£“噍酿œ‰ç„¡åŠŸABB電容器,單個25Kvar,共800kvar。ABBé›»å®¹å™¨åƒ¹æ ¼åœ¨2000元左å³ï¼Œåœ¨èˆ‡è©²å·ç…™å» ç¾(xià n)å ´å·¥ä½œäººå“¡äº¤æµä¸äº†è§£åˆ°ï¼Œå¹³å‡æ¯æœˆéƒ½æœƒæ›´æ›ä¸€å€‹é›»å®¹ã€‚也å³ä¸€å¹´åƒ…æ›´æ›é›»å®¹å°±æœ‰24000元的經(jÄ«ng)濟æå¤±ã€‚由于諧波影響,電容壽命為æ£å¸¸å£½å‘½çš„ååˆ†ä¹‹ä¸€ï¼Œä¹Ÿå³æ›´æ›é »çŽ‡ç‚ºæ£å¸¸çš„10å€ï¼é€™å¹¶ä¸åŒ…括由于電容容é‡çš„é™ä½Žä½¿å¾—åŠŸçŽ‡å› æ•¸(shù)低而罰款和這期間å„種其他間接æå¤±ã€‚ç”±æ¤å¯ä»¥çœ‹å‡ºè«§æ³¢ç”¢(chÇŽn)生的直接經(jÄ«ng)濟æå¤±å分巨大。
6 çµ(jié)æŸèªž
è¿‘å¹´ä¾†ï¼Œè®Šé »å™¨å› å…¶é©…(qÅ«)動電機系統(tÇ’ng)節(jié)能明顯ã€èª¿(dià o)節(jié)方便ç‰å„ª(yÅu)點被廣泛應(yÄ«ng)用于大é‡å·¥å» ï¼Œä½†åŒæ™‚å› å…¶éžç·šæ€§å·¥ä½œæ–¹å¼ç”¢(chÇŽn)生的高次諧波也給電網(wÇŽng)系統(tÇ’ng)帶來了一定的影響,其å±å®³å·²ä¸å¯å¿½è¦–。å°äºŽé›»èƒ½è³ª(zhì)é‡è¦æ±‚è¶Šä¾†è¶Šåš´æ ¼çš„ä»Šå¤©ï¼Œå¹¶è¯(lián)型有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨æ˜¯ä¸€ç¨®ç‰¹åˆ¥é©åˆç…™è‰è¡Œæ¥(yè)諧波治ç†çš„優(yÅu)秀方案。ANAPF有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨èƒ½å¾ˆå¥½çš„æŠ‘åˆ¶é›»ç¶²(wÇŽng)ä¸çš„諧波污染,極大改善電網(wÇŽng)的電能質(zhì)é‡ï¼Œè‰¯å¥½æ»¿è¶³è¨(shè)備的é‹è¡Œè¦æ±‚和國家標準。
åƒè€ƒæ–‡ç»
[1]能æºéƒ¨é›»åŠ›å¸.GB/T14549-93電能質(zhì)é‡ å…¬ç”¨é›»ç¶²(wÇŽng)è«§æ³¢[S].北京:ä¸åœ‹æ¨™æº–出版社,1994.
[2]王è.諧波治ç†åœ¨å·ç…™è¡Œæ¥(yè)變é…é›»ä¸çš„æ‡‰(yÄ«ng)用.
[3]安科瑞電氣有æºé›»åŠ›æ¿¾æ³¢å™¨é¸åž‹æ‰‹å†Š2014.1版.
作者簡介:
峿µ·è‹±ï¼Œå¥³ï¼Œæœ¬ç§‘,安科瑞電氣股份有é™å…¬å¸ï¼Œä¸»è¦ç ”ç©¶æ–¹å‘為電力電ååŠè«§æ³¢æ²»ç†ã€‚手機:18702111625,座機:021-33510314,QQ:2880157856
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