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隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,越來越多的電力工程被開發(fā)利用,因此在低壓配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了越來越多的非線性負(fù)載,如:變頻空調(diào)機(jī)、變頻器、LED顯示屏、風(fēng)機(jī)、UPS等等,這些非線性負(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,嚴(yán)重的甚至?xí)鸢踩鹿剩?a href="http://m.ffresh.cn/" class='con_kwd' title="諧波治理">諧波治理問題已不容忽視。因此,分析引發(fā)諧波畸變的原因并針對諧波畸變的危害提出相應(yīng)的防范措施,對低壓配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。
一、低壓配電系統(tǒng)諧波污染主要危害
(1)導(dǎo)致電力電纜發(fā)熱。
在三相對稱回路中,三次諧波在三相導(dǎo)線中相位相同,在中性線上疊加后產(chǎn)生了3倍于相線的諧波電流和諧波電壓,導(dǎo)致了中性線溫度升高。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,諧波引起中性線發(fā)熱的問題值得關(guān)注。當(dāng)高頻電流通過導(dǎo)線時(shí),線路集膚效應(yīng)加重,線路外表面電流密度加大,就會(huì)導(dǎo)致線路(相線及中性線)發(fā)熱。
(2)加速絕緣老化,降低設(shè)備使用壽命
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)生局部過熱、噪聲增大現(xiàn)象,從而加速絕緣老化,縮短變壓器等的使用壽命,降低供電可靠性;
(3)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。
(4)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”。
(5)影響通訊系統(tǒng)的工作質(zhì)量。
當(dāng)配電線路與通訊線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),容易形成電場耦合和磁場耦合,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,從而降低信號的傳輸質(zhì)量,破壞信號的正常傳輸,不僅影響通話的清晰度,嚴(yán)重時(shí)將威脅通訊設(shè)備及人身安全。
(6)導(dǎo)致電網(wǎng)的各類保護(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。
二、防范+治理措施
由于諧波上述的危害十分嚴(yán)重,因此,針對以上諧波產(chǎn)生的危害,我們需要采取防范措施+治理措施來實(shí)現(xiàn)Z終的諧波消除,減少危害。
(1)通過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。
(2)對于連接諧波主要擾動(dòng)源設(shè)備的配線,確定線纜載流量時(shí)應(yīng)留有足夠裕量,可適當(dāng)放大一級選擇線纜截面。在三相四線制系統(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)對中性線的發(fā)熱危害,即在中性線截面的選擇中留有足夠裕量,一般與相線等截面,特殊情況下甚至需大于相線截面。
(3)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。
(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)用在許多場合。
(5)采取快速可變的電抗器或電容元件組合,形成動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置(或稱靜止無功補(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,提高系統(tǒng)功率因數(shù),保證電網(wǎng)供電質(zhì)量。靜補(bǔ)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所。
(6)加裝有源濾波器,動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)濾波諧波,消除諧波干擾。有源濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置,它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償??梢酝瑫r(shí)濾除多次及高次諧波,濾除率高達(dá)95%以上,且不會(huì)引起諧振。
[北京領(lǐng)步]是專注企事業(yè)單位用電異常問題治理的專家,致力于開發(fā)前端技術(shù)和產(chǎn)品,推動(dòng)整個(gè)諧波治理行業(yè)。為各類諧波治理用戶提供“24小時(shí)技術(shù)咨詢”“免費(fèi)檢測分析”“方案設(shè)計(jì)與性價(jià)比評估”,了解更多<諧波治理>方案,歡迎點(diǎn)擊我們的在線客服進(jìn)行咨詢,或者直接撥打全國統(tǒng)一服務(wù)熱線400-056-5258,我們期待您的來電!
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