電力諧波的治理及方法研究文獻綜述

2021-09-14 01:13:15 字數 2988 閱讀 4409

隨著非線性負荷的普遍增加,電力系統中的諧波成分也日趨增多,嚴重影響著用電裝置的效率和安全執行,嚴重時甚至會引起事故。同時,精密製造業對各種微電子裝置的廣泛應用,也使得對電能質量要求的顯著提高。所以,對於電力諧波的檢測是解決其他諧波問題的基礎,對於有效抑制諧波具有非常重要的意義。

1.諧波危害

(1)諧波對供配電線路產生的危害。電力系統中的電力諧波會使電網中的電壓和電流發生變化。民用配電系統中的中性線會產生大量奇次諧波。

在三相配電線路中,相線上的3的整數倍諧波在中線上會產生疊加,導致中線上的電流值存在超過相線上電流的可能。[1]

(2)諧波對電力裝置的危害。當諧波作用於電容器、電纜等電力裝置時,會使電容器的功耗增加,溫度公升高,絕緣老化甚至損壞。[2]電纜中在一定數值下電容與電感都有發生諧振的可能。

另外,由於諧波頻率較高,趨膚效應則越明顯,使得交流電阻變大,通過的電流變小。對於一些低壓開關裝置,由於發熱會使配電斷路器產生誤動作。

2.諧波檢測

(1)模擬電路檢測法:該檢測方法在國內較常用,但造價昂貴,對頻率和溫度的反應較敏感,容易產生較大誤差。

(2)基於傅利葉變換:根據國內電力系統諧波的現狀,現階段主要採用傅利葉轉換方法進行檢測,且主要適用於數字領域。缺點是取樣訊號長度有一定限制,無法對無限長度訊號進行取樣。

(3)小波變換檢測:小波變換相對於以上兩種方法應用更為廣泛,尤其在訊號分析、影象處與分析、語音識別與合成及自動控制等領域等到了應用。小波變換彌補了傅利葉變換的不足,精確度高,可自動調焦,還能追蹤一些較為複雜的訊號。

3.諧波的治理

通常電網中的諧波一半來自三個方面:[3](1)輸送電力系統產生的諧波;(2)發電源質量低產生諧波;(3)用電裝置產生諧波。其中主要是用電裝置產生的諧波比較多。

3.1 提高電能質量治理諧波

一方面,要了解現階段已有的諧波源使用者裝置,加強諧波治理的宣傳工作。對於檢測不合格的使用者應當停止供電;另一方面,要選擇合適的變壓器、電動機和電抗器等相關裝置,保證其接近滿負荷執行,在源頭上防止諧波的產生並及時進行處理。

3.2 加裝裝置治理諧波

1.減少非線性用電裝置與電源間的電氣距離。也就是減少系統阻抗,換句話說就是提高供電電壓等級。

例如,在麗水電業局的遂昌鋼廠就取得了不錯效果,該鋼廠原是用35kv供電,由兩個110kv變電所各架設一回35kv專線供電,而它的主要用電裝置是電弧爐,雖然進行了五次、七次諧波治理,但在110kv的 35kv母線上測得諧波分量仍接近或稍超國家標準。但在麗水局在遂昌新建了乙個220kv變電所而且離該鋼廠僅4km左右,用5回35kv專線供電,使 35kv母線的諧波分量控制在國家標準以內,此外該廠還使用了較大容量的同步發電機,使這些非線性負荷的電氣距離大大下降,使該廠生產的諧波對電網的危害性下降,這種方法投資是最大的,往往需要和電網發展規劃相協調。

2.諧波的隔離。非線性用電裝置產生的諧波,它不僅直接影響到本級電網,而且經過變壓器後,還會影響到上幾級電網。

如何把這些非線性用電裝置產生的諧波不影響或少影響其他幾級電網,這也是諧波治理的乙個基本方法。這一方法在電網中廣泛採用,發電機發出的電能經過y/△、y0/△、y0/y等接線組別的變壓器,把發電機產生的三次、九次等零序分量的諧波與上級電網隔離開來,因此在 110kv以上高壓電網上,

三、九次諧波分量很小,幾乎是零。而10kv由於大多數配變為y/y0接線,35kv也有少量y/y0接線的直配變,因此在 10kv和35kv系統中

三、九次諧波分量會比高壓電網大。為了減少低壓對10kv電網的影響,我局現在10kv配電系統中推廣使用了d,yn11接線組別的配電變壓器,有效的減少了

三、九次諧波的影響。

3.安裝濾波器。目前對變電所側和使用者側諧波治理的方法,多採用安裝濾波器來減少諧波分量。濾波器分為有源濾波器和無源濾波器兩大類。

有源濾波器的基本工作原理是把電源側的電流波型與正弦波相比較,差額部分由有源濾波器進行補償,這是諧波治理的發展方向。目前由於功率電子元件容量做不大、電壓做不高,而且成本很高,因此在現階段不可能大量推廣應用。隨著科學技術的發展,功率電子元件的成本下降,這一技術一定會在諧波治理上佔主導地位的。

無源濾波器是通過l、c串聯或併聯,使其在某次諧波產生諧振,當發生串聯諧振時,使濾波器兩端該次諧波的電壓很小,幾乎接近零,這類濾波器往往接在變壓器的二次側出口處,從而使變壓器的一次側該次諧波的分量也很小,達到對該次諧波治理的目的。串聯無源濾波器多用於對

五、七、十一次諧波治理中,而且往往同時採用兩組以上濾波器,諧振在

五、七次,同時起補償電容器組的作用。目前,在電力行業中,它多用於35kv和110kv變電所的10kv母線上,兩組濾波器中的電容器容量大於變電所無功補償容量,串聯電感後,諧振在

五、七次諧波頻率中,使無源濾波器一物二用(2)利用無功補償進行諧波治理,主要有集中和就地無功補償兩種。改變與電容器串聯的組流電抗器引數等能有效消除併聯電容器對諧波的放大現象。

4.採用靜止調相機、動態電壓恢復器、固態電子轉化開關和不間斷穩壓電源裝置能保證可靠用電,消除對電網造成的諧波汙染。[5]

4.總結

合理應用電能質量測試儀能大幅度提高電能質量的檢測和治理水平。同時,建立先進可靠的電能治理檢測網路能及時反映和分析電網的電能質量水平,找出諧波問題的源頭。採取相應的治理措施能保證電網穩定和安全地執行,促進整個電力系統的穩步發展。

參考文獻:

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電源,2007( 1) : 25 -27.

[2] 劉樹林,劉健,寇蕾. 開關變換器的本質安全特性分析與

設計[j]. 電工技術學報,2006,21( 5) : 36 -41.

[3] 陳小全,單峻俊. 本安防爆關聯裝置效能自動測試系統的

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[4] 崔保春,土聰,程紅. 本質安全電源電路理論綜述[j]. 電

源世界,2006( 12) : 1 -6.

[5] grodon r l,hord h. ignition of gases by sparks pro-

duced by breaking wires at high speed [j]. nature,1961,

191( 16) : 237 - 240.

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