現(xiàn)在人們對(duì)電的需求越來越大，任何場(chǎng)所均會(huì)用到電，比如住宅、商場(chǎng)、工廠、企業(yè)等等，都與電息息相關(guān)。雖然電為我們帶來了光明和便利，但是在使用它的過程中，也產(chǎn)生了許多的能源污染和浪費(fèi)。目前，電力電子技術(shù)快速發(fā)展，電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波就是主要污染之一。諧波是由各種大容量功率變換器以及其他非線性負(fù)載產(chǎn)生的，其中主要的諧波源是各種電力電子裝置，如整流裝置、交流調(diào)壓裝置等。隨著這些電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，大量的諧波和無功功率注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降，引起“電網(wǎng)污染”，這個(gè)問題成為了阻礙電力電子技術(shù)發(fā)展的重大障礙之一。因此，我們必須認(rèn)識(shí)和分析電力電子裝置諧波產(chǎn)生的原因及其危害，探討綜合治理的方法，以達(dá)到抑制諧波污染的目的。如今，提高電網(wǎng)功率因數(shù)已成為電力電子技術(shù)中的一個(gè)重大研究課題。

 

    1 諧波產(chǎn)生的危害

 

    (1)諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，而大量的3次諧波流過中性線時(shí)會(huì)使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

 

    (2)諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過熱。諧波會(huì)使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。

 

    (3)諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而將諧波放大，這就使上述的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

 

    2 測(cè)試設(shè)備與方法

 

    (1)目前采用的較先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備有FLUKE1760、LEMPQPT1000(TOPAS1000)、日置3196等;測(cè)試數(shù)據(jù)中應(yīng)包括諧波電壓、諧波電流含量、電壓偏差、電流偏差、閃變等。

 

    (2)諧波普測(cè)，此測(cè)試是為了了解目前本地區(qū)的諧波狀況，在測(cè)試時(shí)應(yīng)選擇在電網(wǎng)正常運(yùn)行方式下，無停電工作;測(cè)量地點(diǎn)一般為主變中壓、低壓側(cè)儀表回路或計(jì)量回路;測(cè)試時(shí)間選擇在負(fù)荷高峰期;測(cè)試周期為每測(cè)試點(diǎn)連續(xù)測(cè)試24 h。

 

    (3) 電力用戶諧波測(cè)量，該測(cè)試是為了掌握諧波源的各種情況，重點(diǎn)檢測(cè)向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備。

 

    (4)電力敏感用戶諧波測(cè)量，測(cè)量是以給該用戶提供設(shè)備安全運(yùn)行的電網(wǎng)背景資料為目的。

 

    (5)驗(yàn)證性諧波測(cè)量，該測(cè)試是為了驗(yàn)證諧波分析計(jì)算的結(jié)果或?yàn)檫M(jìn)一步的諧波計(jì)算提供依據(jù)，需對(duì)各種運(yùn)行工況下的諧波進(jìn)行測(cè)試，包括電容器分組投入、切除，諧波源投入斷開，測(cè)試周期應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。

 

    3 電力諧波的抑制措施

 

    電力諧波的抑制措施是為了減少供電系統(tǒng)的諧波問題，可從管理和技術(shù)上采取以下措施：

 

    (1)嚴(yán)格貫徹執(zhí)行有關(guān)電力諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)管理。要求購(gòu)置的用電設(shè)備，經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值才允許接入到配電系統(tǒng)中。

 

    (2)增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)，三相整流變壓器采用Y/△或△/Y的接線形式， 這樣可以消除3的整數(shù)倍次的電力諧波，從而使注入電網(wǎng)的諧波電流只有5、7、11.?一等次諧波。

 

    (3)其負(fù)荷是沖擊性的，且為隨機(jī)性的，因此宜裝設(shè)能吸收動(dòng)態(tài)諧波電流的靜止無功補(bǔ)償裝置，以提高供電系統(tǒng)承受諧波的能力。

 

    (4)選擇合理的供電電壓，并盡可能保持三相電壓平衡。

 

    (5)消除諧波污染最有效的方法就是在諧波的污染源上安裝濾波裝置，就地進(jìn)行治理。目前，主要有有源型電力濾波裝置和無源型電力濾波裝置，而電力濾波補(bǔ)償裝置是一種高效節(jié)能裝置裝置主要通過濾波與無功補(bǔ)償原理，減少因諧波及無功沖擊造成的用電設(shè)備的附加損耗，提高用戶的電能使用率，進(jìn)而消除無功罰款。電力濾波補(bǔ)償裝置是一種抑制電網(wǎng)諧波、消除電網(wǎng)污染、提高電能質(zhì)量、降低電能損耗、提高功率因數(shù)的電氣成套裝置。

 

    4 試驗(yàn)實(shí)例

 

    以2007年12月湖北電力試驗(yàn)研究院對(duì)220 kV猶亭變電站無功補(bǔ)償電容器投運(yùn)時(shí)的諧波測(cè)試為例進(jìn)行介紹。宜昌220kV猶亭變電站2臺(tái)主變，主變?nèi)萘繛?X 150 MVA，電壓等級(jí)為220/110/10kV。在諧波測(cè)試期間，2臺(tái)主變同時(shí)運(yùn)行，10kV、110kV、220kV母線并聯(lián)運(yùn)行。其電容器組參數(shù)設(shè)計(jì)由湖北省電力試驗(yàn)研究院系統(tǒng)所設(shè)計(jì)。

 

    1 、2撐、4 電容器：BAM11.5/√3-344一lW，串聯(lián)4.5%電抗器;3 電容器型號(hào)：BAM12/4 3-344一lW，串12% 電抗器，均為合陽電力電容器廠生產(chǎn)。

 

    (1)諧波電壓量限值：220 kV參照110 kV標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

 

    (2)運(yùn)用PP1電力儀器在電容器未投時(shí)檢測(cè)其母線諧波電壓值如表1所示。

 

    當(dāng)電容器未投時(shí)，10kV、l10kV、220kV母線各次諧波電壓含量較小，均未超出國(guó)際限值。

 

    (3)投4組電容器(1}}、2}≠、4}}電容器分別串4.5%電抗器，3}}電容器串12%電抗器)，10kV、110kV、220kV母線電壓諧波電壓實(shí)測(cè)值如表2所示。

 

    (4)電容器組全投，10 kV、l10 kV、220 kV母線各次諧波變化不大，其各次諧波電壓含量較小，與背景諧波較接近，均未超出國(guó)際限值。電容器全投，10kV母線電壓上升0.23 kV，ll0 kv母線電壓上升0.35 kV。經(jīng)過以上測(cè)試，220 kV猶亭變電站10 kV側(cè)所裝4組無功補(bǔ)償電容器投運(yùn)時(shí)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以安全投入運(yùn)行，

 

    4組電容器投運(yùn)時(shí)可不分先后。其優(yōu)點(diǎn)有以下方面：

 

    (1)無功補(bǔ)償可以提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗。

 

    (2)可穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。在長(zhǎng)距離輸電線中選擇合適的地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。

 

    (3)在電氣化鐵道等三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)合，通過適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償可以平衡三相的有功及無功負(fù)載。

 

    5 結(jié)語

 

    從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可看出，諧波在電力電網(wǎng)中有非常大的危害性。我們應(yīng)該采取相應(yīng)的解決辦法來減小或消除電力電網(wǎng)中諧波的產(chǎn)生，并盡可能將諧波減小，使其不會(huì)損壞到電力電網(wǎng)的運(yùn)行。我們可采用增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)、無功補(bǔ)償、保持三相電壓平衡、安裝濾波裝置等有效的辦法來改善諧波對(duì)電力電網(wǎng)的危害。

 

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