电力系统谐波治理浅析

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电力系统谐波治理浅析

高　燕,陆　浩

(1.内蒙古送变电有限公司调试分公司;2.内蒙古电力勘测设计院,内蒙古呼和浩特　010020)

　　摘　要:本文主要针对电力系统谐波的危害,归纳总结了目前电力系统中进行谐波抑制常用的方法。

关键词:谐波;谐波抑制;滤波;无功补偿　　在电力系统中采用电力电子装置可灵活方便地变换电路形态,为用户提供高效使用电能的手段。但是,电力电子装置的广泛应用也使电网的谐波污染问题日趋严重,影响了供电质量。目前谐波与电磁干扰、功率因数降低已并列为电力系统的三大公害。因而了解谐波产生的机理,研究消除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。1　谐波及其起源

在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家　　定子埋设12只优质铂电阻(0℃时100󰀁)测温元件,其中每相1只工作、1只备用。备用测温元件测温线引至端子板后并用绝缘带包好头。元件及引线应固定牢固。工作元件引线与测温端子板的端子接触良好。

定子绕组在槽中安装应紧固,槽楔安装后不松动,敲击无空洞声;

定子绕组两侧端部线圈用绦玻绳加固绑扎;电机电气实验合格后,定子铁芯及线圈喷抗弧复盖漆,机座内壁刷防锈漆;

出线套管接线柱及连片镀银;定子绕组制作过程中使用真空浸漆技术进行浸漆、烘压、实验及安装等工序严格按照有关国家标准的技术工艺及措施进行;

配置标准接线盒,颜色与原电机颜色一致;

对定子铁芯进行检查,并作铁损试验,并出具试验报告。视需要对铁芯进行重新叠片,由于原铁芯为热轧硅钢片,必要时更换部分硅钢片。

定子线圈安装完毕后,进行直流电阻测试、直流耐压及泄漏电流试验(18000V)、交流耐压试验(13000V,一分钟);定子铁芯和线圈端部喷8037抗弧覆盖漆一次。

5　循环水泵应用双速电机驱动的经济性分析

循环水泵应用双速电机驱动的经济性取决于循

傅立叶(M.Fourier)分析原理证明,任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率,幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、4、6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为l00Hz,3次谐波则是150Hz。一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在。对于三相整流负载,出现的谐波电流是6n±1次谐波,例如5、7、11、13、17、19等,变频器主要产生5、7次谐波。2　高次谐波的危害

环泵的运行方式。改造前具有代表性的运行方式为冬季3个月和春秋5个月采用单泵运行,炎热季节的两个月采用双泵运行(全年共运行10个月,7200小时)。循环泵应用双速改造后(以下简称双速泵),在冬季、春季和秋季的6.5个月采用双泵高、低速配合运行。

(2)改造后节能分析

循环泵电机改造后,每台运行电流减少50A,则节

P=1.732×6×50×0.866=427kW日节省电量:427×24=10248kW日节省费用(按上网电价0.22元、/度计算)0.22×10248=2254.56元

每年节省费用2254.56×195=439639元。经过对比发现我公司循环泵异步电动机,由原16极改为20极后,循环泵可以利采用转速差不大的相邻磁极对数的双速电机驱动,根据各季节气象条件的改变选择驱动转速,达到调节供水量,节能降耗的目的。

[参考文献]

[1]　李凤鸣.双速电机在发电厂循环泵上的应用.

2006-11-22.

[2]　包头第三热电厂循环水泵双速电机改造技术

协议,2008.

󰀁收稿日期:2008-12-2154

内蒙古石油化工　　　　　　　　　　2009年第6期　

电力电子技术的不断发展,人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。3.2.2　有源滤波器

与无源滤波器相比,APF具有高度可控性和快速响应性,能补偿各次谐波,可抑制闪变、补偿无功,有一机多能的特点;在性价比上较为合理;滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波。目前在国外高低压有源滤波技术已应用到实践,而我国还仅应用到低压有源滤波技术。随着容量的不断提高,有源滤波技术作为改善电能质量的关键技术,其应用范围也将从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统的电能质量的方向发展。3.2.3　防止并联电容器组对谐波的放大

在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时,在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用,危及电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器,或将电容器组的某些支路改为滤波器,还可以采取限定电容器组的投入容量,避免电容器对谐波的放大。3.2.4　加装静止无功补偿装置

快速变化的谐波源,如:电弧炉、电力机车和卷扬机等,除了产生谐波外,往往还会引起供电电压的波动和闪变,有的还会造成系统电压三相不平衡,严重影响公用电网的电能质量。在谐波源处并联装设静止无功补偿装置,可有效减小波动的谐波量,同时,可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡,还可补偿功率因数。3.3　改善供电环境

选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会增大。对谐波源负荷由专门的线路供电,减少谐波对其它负荷的影响,也有助于集中抑制和消除高次谐波。

随着我国电能质量治理工作的深入开展,综合动态的谐波治理措施并同时考虑电网的无功功率补偿问题,是电力企业当前面临的一大课题。针对这一课题深入研究,在设计、制造和使用非线性负载时,采取有力的抑制谐波的措施,不仅能够改善整个网络的电力品质,同时也能延长用户设备使用寿命,提高产品质量,降低电磁污染环境,减少能耗,提高电能利用率。

[参考文献]

[1]　胡治国,张静,何银永.带谐波的无功补偿系统

[J].东北电力技术;2005,(6).19～21.

[2]　徐金亮.低压变频器的谐波治理和无功功率补

偿[A].电力电容器、无功补偿技术论文集[C],2006.　　谐波污染对电力系统的危害是严重的,主要表现在:谐波研究的意义,是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低,使电气设备过热、产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。3　谐波抑制方法

在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流,以便把谐波电压控制在限定值之内,抑制谐波电流主要有三方面的措施:3.1　降低谐波源的谐波含量

也就是在谐波源上采取措施,最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极,能够提高电网质量,可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。具体方法有:

3.1.1　增加整流器的脉动数

高次谐波电流与整流相数密切相关,即相数增多,高次谐波的最低次数变高,则谐波电流副值变小。一般可控硅整流装置多为6相,为了降低高次谐波电流,可以改用12相或34相。当采用12相整流时,高次谐波电流只占全电流的10%,危害性大大降低。

3.1.2　脉宽调制法

采用PWM,在所需的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲可以达到抑制谐波的目的。

3.1.3　三相整流变压器采用Y-d(Y/󰀂)或D、Y(󰀂/Y)的接线

当两台以上整流变压器由同有一段母线供电时,可将整流变压器一次侧绕组分别交替接成Y型和△形,这就可使5次、7次谐波相互抵消,而只需考虑11次、13次谐波的影响,由于频率高,波幅值小,所以危害性减小。

3.2　在谐波源处吸收谐波电流

这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法,这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。主要方法有以下几种:3.2.1　无源滤波器

无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,由L、C、R元件构成谐振回路,当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时,即可阻止该次谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但无源滤波器存在着许多缺点,如滤波易受系统参数的影响;对某些次谐波有放大的可能;耗费多、体积大等。因而随着