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目前中国抑制谐波的一般对策

发布日期:2015-08-25 作者: 币安交易所下载 浏览次数:188

目前,中国普遍采用提高变压器质量、增大电缆截面积、加大中性线电缆截面(等于线、相电缆截面的两倍)以及选用整定值较大的断路器、熔断器等保护元件等办法,不但不能本质上消除谐波,反而降低了保护特性与功能,加大了投资浪费,增加供电系统的隐患。为减少供电系统的谐波问题,一般从管理上和技术措施上采取以下几方面的对策:

1、贯彻执行有关谐波的标准,加强谐波管理:

认真贯彻执行有关标准关于限制谐波的规定,就能从总体上控制供电系统中的谐波水平,保障供电系统供给电力质量。

2、增加换流装置的相数:

换流装置是供电系统的主要谐波源之一。理论分析表明,换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为pk依1和pk(p为整流相数或脉动数,k为正整数)。当脉动数由p=6增加到p=12时,可以消除幅值较大的低频项,(其特征谐波次数分别为12k依1和12k),从而大大地降低了谐波电流。

3、增装动态无功补偿装置,提高供电系统承受谐波的能力:

在技术经济分析可行的条件下,可以在谐波源处装设动态无功补偿装置:静止无功补偿装置(SVC-StaticVarCompensator)或静止同步补偿装置(STATCOM Static SynchroncusCompen-sator),以获得补偿负荷变动的无功需求、改善功率因数、滤除系统谐波、减少向系统注入谐波电流、稳定母线电压、降低三相电压不平衡度等,提高供电系统承受谐波的能力。

4、加装滤波装置(包括无源滤波和有源滤波装置):

使用无源滤波器其主要是改变在特殊频率下电源的阻抗,适用于稳定、不改变的系统。而使用有源滤波器主要是用于补偿非线性负载。

传统的方式多选用无源滤波器,无源滤波器出现早,因其结构简单、投资少以及运行费用较低,至今仍是谐波抑制的主要手段。LC滤波器是传统的无源谐波抑制装置,它由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成,与谐波源并联,除具有滤波作用外,还有无功补偿的作用。这种装置存在一些较难克服的缺点,主要是容易过载,在过载时会被烧损,可能造成功率因数过引、偿而被罚款曰另外,无源滤波器不能受控,因此随着时间的推移,配件老化或电网负载的变动,会使谐振频率发生改变,滤波效果下降。更重要的是无源滤波器只能过滤一种谐波成份(如有的滤波器只能滤除三次谐波),如果过滤不同的谐波频率,则要分别用不同的滤波器,增加设备投资。

有多种有源滤波器,这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器(APF)理论在20世纪60年代形成,后来着大中功率全控型半导体器件的成熟,脉冲宽度调制(PWM)控制技术的进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出,有源电力滤波器得以发展。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流,由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流频谱,以抵消原线路谐波源所产生的谐波,从而使电网电流只含有基波分量。其中核心部分是谐波电流发生器与控制系统,即其工作靠数字信号处理(DSP)技术控制绝缘双极晶体管(1GBT)来完成。

目前,在具体的谐波治理方面,出现了无源滤波器(LC滤波器)与有源滤波器互补混合使用的方式,充分发挥LC滤波器结构简单、易实现、成本低,有源电力滤波器补偿性能好的优点,克服有源电力滤波器容量大、成本高的缺点,两者结合使用,从而使整个系统获得良好的性能。

总之,一方面要严格限制谐波的发射水平。另一方面还要设法提高设备自身的抗谐波干扰的能力,改善谐波保护性能,以做到真正意义上的电磁兼容。

5、减少回路的阻抗及切断传输线路法:

谐波产生的根本原因是由于使用了非线性负载,因此,解决的根本办法是把产生谐波的负载的供电线路和对谐波敏感的负载的供电线路分开。由于非线性负载引起的畸变电流在电缆的阻抗上产生一个畸变电压降,而合成的畸变电压波形加到与此同一线路上所接的其它负载,引起谐波电流在其上流过。因此,减少谐波危害的措施也可从加大电缆截面积,减少回路的阻抗方式来实现。目前,中国较多采用提高变压器容量,增大电缆截面积,尤其是加大中性线电缆截面,以及选用整定值较大的断路器、熔断器等保护元件等办法,但此种方式不能本质上消除谐波,反而降低了保护特性与功能,又加大了投资,增加供电系统的隐患。从中可知,可以将线性负载与非线性负载从同一电源,接口点(PCC)就开始由不同的电路供电,这样可以使由非线性负载产生的畸变电压不会传导到线性负载上去。这是目前治理谐波问题较为理想的解决方案。

6、使用无谐波污染的绿色变频器:

绿色变频器的品质标准是:输入和输出电流都是正弦波,输入功率因数可控,带任何负载时都能使功率因数为1,可获得工频上下任意可控的输出频率。变频器内置的交流电抗器,它能很好的抑制谐波,同时可以保护整流桥不受电源电压瞬间尖波的影响,实践表明,不带电抗器的谐波电流明显高于带电抗器产生的谐波电流。为了减少谐波污染造成的干扰,在变频器的输出回路安装噪声滤波器。并且在变频器允许的情况,降低变频器的载波频率。另外,在大功率变频器中,通常使用12脉冲或18脉冲整流,这样在电源中,通过消除低次谐波来减少谐波含量。例如12脉冲,低的谐波是11次、13次、23次、25次谐波。依次类推,对于18脉冲,低的谐波是17次和19次谐波。



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