谐波治理各方案比较分析
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三种谐波治理技术的对比
谐波治理技术大致分为调谐滤波、无源滤波、有源滤波三种
调谐滤波和无源滤波都是针对系统中的某次谐波设计的被动滤波方法,由一定比率的电抗器和电容器串联组成。
调谐滤波主要用于无功补偿,它也可以滤除少部分谐波。
无功滤波阻抗低,谐振频率靠近谐波频率,可滤除大部分谐波,但如果系统谐波分量复杂,必须针对不同谐波分量设计不同次数的滤波柜。
有源滤波是由电力电子器件组成的谐波发射装置,是一种主动滤波方法,它通过实时检测负载测的谐波电流,主动跟踪产生等幅反相的谐波电流注入电网,从而净化电网电源,它可以实现任意阶次谐波的滤除。
三种技术对比如下:
主要原因:站场电力系统大都为双变压器,单母线分段接线方式,系统运行方式是可以发生变化的;站场生产系统基本采用闭环自动控制,根据来液量或压力等调节变频器输出频率,谐波分量动态变化;此外,站场变频设备大都有两台以上,谐波含量较高,谐波分量多。
来源:杂志《电气名用》作者:大港油田采油工艺研究院陈学梅。
电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而,谐波问题却成为了影响电力系统质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会导致电力设备的损坏,还会增加电能损耗,降低电力系统的可靠性。
因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理措施,具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波,首先需要了解它的产生原因。
谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备,如变频器、整流器、逆变器等,以及电弧炉、荧光灯等。
以变频器为例,它通过对电源进行快速的通断控制来实现对电机转速的调节。
在这个过程中,电流和电压的波形不再是标准的正弦波,而是包含了各种频率的谐波成分。
整流器在将交流电转换为直流电的过程中,由于其工作特性,也会产生谐波。
同样,电弧炉在工作时,电弧的不稳定燃烧会导致电流的剧烈变化,从而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
对电力设备而言,谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗,导致设备发热增加,缩短使用寿命。
对于电容器来说,谐波电流可能会使其过载甚至损坏。
在电能质量方面,谐波会导致电压和电流波形的畸变,使电能质量下降,影响用电设备的正常运行。
例如,对于计算机等精密电子设备,谐波可能会引起数据丢失、误操作等问题。
此外,谐波还会增加电力系统的无功功率,降低功率因数,从而增加线路损耗和电能浪费。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,首先需要对其进行准确的分析。
目前,常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换、小波变换和瞬时无功功率理论等。
傅里叶变换是谐波分析中最常用的方法之一。
它可以将一个复杂的周期性信号分解为不同频率的正弦波分量,从而得到各次谐波的幅值和相位信息。
然而,傅里叶变换在处理非平稳信号时存在一定的局限性。
小波变换则能够很好地处理非平稳信号,它通过对信号进行多尺度分析,可以更准确地捕捉到信号在不同时间和频率上的特征。
APF谐波治理措施解析-安科瑞有源电力滤波器安科瑞王志彬2019.03为了减少与限制谐波的影响可以从管理和技术措施,加强谐波控制。
APF的使用可以特别有效的治理谐波。
(1)建立客户作为重要力量参与和谐良好的客户关系管理是谐波控制的基础。
用户可以访问,举行会谈,电能质量的形式,提高了用户对电力系统电能质量问题的理解,建立双赢关系的电力。
(2)建立设备接入的系统逆变器,整流器的结构,各种型号,制造商有好有坏,有必要建立获取系统电源供应系统,后面的产品,设计不符合标准的设备谐波抑制排斥外系统。
(3)加强施工的管理作为复杂多样,专业,技术,因此必须建立专业的管理团队来完成客户端的谐波谐波的监测,分析和治理谐波谐波产生。
对于没有条件谐波处理施工专业队伍,你可以选择拥有雄厚的技术力量沟通机构与专业人士来完成谐波管理的技术支持。
加强标准化谐波电力部门的管理必须纳入日常生产管理调与管理,通过“客户谐波管理措施的发展,”一的管理,经营,管理标准及其他主要方向明确的谐波谐波管理制度,加强监督和管理。
安科瑞ANAPF有源电力滤波器1、概述1.1谐波的产生电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波,但是非线性电力设备(大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等)的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流,谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。
对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解,其中频率与工频相同的分量为基波,频率是基波频率整数倍的分量为谐波。
谐波是电能质量的重要指标。
1.2谐波的危害●谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率。
大量三次谐波流过中线会使线路过热,甚至引起火灾。
●谐波会影响电气设备的正常工作,使电机产生机械振动和噪声等;使变压器局部严重过热;使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以致损坏。
●引起电网谐振,使得谐波电流放大几倍甚至数十倍,会对系统,特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁,经常使电容器和电抗器烧毁。
配电系统的谐波治理方案配电系统的谐波治理方案随着现代电子设备的广泛应用,谐波问题在配电系统中变得越来越突出。
谐波是指频率是原电源频率的整数倍的电流或电压成分。
谐波会引起各种问题,如电网设备的过载、损坏和功率因数下降等。
因此,为了确保配电系统的正常运行,谐波治理显得尤为重要。
谐波治理方案的核心目标是减少谐波的发生和传播。
下面,我将介绍几种常用的谐波治理方案。
第一种方案是使用谐波滤波器。
谐波滤波器是一种能够从电网中消除谐波的设备。
它通过选择性地吸收或衰减特定频率的谐波,从而将谐波限制在可接受的范围内。
谐波滤波器通常由电容器、电感器和电阻器组成,可以根据谐波频率的不同来选择不同的滤波器。
第二种方案是使用谐波抑制器。
谐波抑制器是一种能够主动抑制谐波的设备。
它通过产生与谐波相位相反的电流或电压来抵消谐波。
谐波抑制器通常由晶闸管组成,可以根据谐波的类型和频率进行调节和控制。
第三种方案是通过改变设备的结构和设计来减少谐波的产生和传播。
例如,在配电变压器的设计中添加谐波抑制装置,可以有效地降低谐波的水平。
此外,还可以采用各种特殊的变压器和电容器等设备来减少谐波。
第四种方案是通过提高配电系统的功率因数来减少谐波。
功率因数是指有功功率与视在功率之比。
当功率因数接近于1时,谐波的水平通常较低。
因此,通过使用功率因数校正装置来提高功率因数,可以有效地降低谐波的水平。
综上所述,谐波治理是保证配电系统正常运行的重要环节。
通过使用谐波滤波器、谐波抑制器、改变设备结构和提高功率因数等方案,可以减少谐波的发生和传播。
这些方案的选择和应用应根据具体的配电系统需求和实际情况来确定。
通过有效的谐波治理方案,我们可以提高配电系统的可靠性和稳定性,确保电力供应的质量和效率。
分析谐波治理的优点及经济效益说明波治理带来的好处:1、安装谐波治理装置后,有效的降低了谐波电流,增加了变压器的有效容量,可增加相应的带载能力,减少扩容所需的投资。
2、安装谐波治理装置后,可有效的降低变压器的损耗,提高变压器的安全运行系数,起到节能降耗的目的。
3、安装谐波治理装置后,可有效的降低拉出的单晶的质量,提高单晶的无位错率。
谐波治理的方法目前常用的谐波治理的方法无外乎有二种,无源滤波和有源滤波。
下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。
1、无源谐波滤除装置国内低压侧高水平的谐波滤除装置是采用光纤触发系统,大幅度降低因谐波干扰致使电缆触发所产生的误动。
无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来,组成LC 串联回路,并联于系统中,LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上,例如5次、7次、11次谐振点上,达到滤除这3次谐波的目的。
其成本低,但滤波效果不太好,如果谐振频率设定得不好,会与系统产生谐振。
现在,市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种,主要是因为低成本,用户容易接受。
虽滤波的效果较差,只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。
由于其低成本,市场的需求也就大,一般而言,低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式,高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。
由于我国的中小企业大多数是私有的,业主对谐波的危害认识不足,一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波,而有的企业由于谐波的含量太大,常规的无功补偿不能凑效,供电部门对无功的要求又是十分严格的,达不到就要罚款。
因此,业主不得不要求滤波。
因而,其市场的前景可观,经济效益也就可观了。
2、有源谐波滤除装置有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的,它的滤波效果好,在其额定的无功功率范围内,滤波效果是百分之百的。
其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统,尤其是写字楼的供电系统,工厂的计算机控制供电系统。
对单台的装置而言,其利润是可观的,但用户一般不愿意用有源滤波,对于谐波的含量,不必滤得太干净,只要不危害其他用电器也就可以了。
电网谐波的分析与治理∙时间:2010-8-13 13:12:01∙随着科学技术的不断进步、电子技术的飞速发展,现代化的工业设备和民用电器装置的应用越来越普及,尤其是先进电子设备,诸如电力电子变频、调压设备、调速控制设备、可控硅整流设备、数字通讯设备、电气铁路设备、各类UPS、充放电设备、大功率半导体开关器件、开关电源、变频器、信息技术设备、数控机床、节能灯、可控硅负载、变频电机、变频空调、中频炉、节能灯、调光器等,还有电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增,都属于非线性电源负荷。
这些设备数量大、分布广,使得谐波电流由少聚多地不断注入电网,使得电力系统波形严重畸变。
因此谐波电流对公用电网造成的谐波问题越来越突出,这不但会使接入该电网的设备无法正常工作,甚至造成故障,而且还会使供电系统中性线承受超载电流,影响供电系统的电力输送。
因此谐波问题得到各有关方面的高度重视。
1谐波的危害谐波增加了输配电系统和用电设备的附加损耗——铁损(包括磁滞损耗和涡流损耗)和铜损,使设备过热,降低设备的效率和利用率。
由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍,高频电流流过导体时,因集肤效应的作用,导致导体对谐波电流的有效电抗增加,从而增加了设备的功率损耗、电能损耗,使导体的发热严重。
供电系统中的谐波危害主要表现在以下几个方面:1.1 .对旋转电机的影响在工程供电系统中,电动机负荷约占整个负荷的85%左右。
因此,谐波使电动机总的附加损耗影响较为显著。
由于集肤效应、磁滞、涡流等现象将随着谐波次数增高而使得各类旋转电机的铁芯和绕组中产生的附加损耗增加。
谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。
这些额外损失将导致电动机效率降低,并影响转矩。
当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时,其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。
谐波还使电动机噪音增大甚至可导致扭矩震动,而扭矩的震动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成的,如果机械谐振频率与电气励磁重合,会发生共振进而产生很高的机械应力,导致机械损坏的危险。
电力谐波治理的几种方法目前常用的电力谐波治理的方法无外乎有三种,无源滤波、有源滤波、无功补偿。
下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。
6.1、无源谐波滤除装置无源滤波器的主要是用电抗器与电容器构成,无源滤波装置的成本较低,经济,简便,因此获得广泛应用。
无源滤波器可以分为并联滤波器与串联滤波器。
6.1.1、无源并联滤波器现有的谐波滤除装置大都使用无源并联滤波器,对每一种频率的谐波需要使用一组滤波器,通常需要使用多组滤波器用以滤除不同频率的谐波。
多组滤波器的使用造成结构复杂,成本增高,并且由于通常的系统中含有无限多种频率的谐波成分,因此无法将谐波全部滤除。
不仅如此,由于并联滤波器对谐波的阻抗很低,通常会使谐波源产生更大的谐波电流,谐振在不同频率的滤波器还会互相干扰,例如7次谐波滤波器就可能会放大5次谐波。
因此,如果有人将并联滤波器安装前后的谐波情况做过对比,就会发现:虽然滤波器安装以后影响系统的谐波电流减小,但是各滤波器中以及进入系统的谐波电流之和远远超过未安装滤波器之前,谐波源产生的谐波电流也超过未安装滤波器之前。
从广义的角度来讲,频率不等于工频频率的成分统统都是谐波。
因此,工频是单一频率,而谐波有无限多种频率,可见谐波具有无限的复杂性,使用并联滤波器的方法显然无法对付无限频率成分的谐波。
6.1.2、无源串联滤波器由电感与电容串联构成的LC串联滤波器,具有一个阻抗很低的串联谐振点,如果我们构造一个串联谐振点为工频频率的串联滤波器,并将其串联在线路中,就可以滤掉所有的谐波。
这就是本文介绍的串联滤波器,串联滤波器由电感和电容串联而成,并且串联连接在电源与负荷之间,因此串联滤波器的“串联”二字具有双重意思:一个意思表示电感与电容串联,另一个意思表示串联在电路中使用。
在三相电路中均接入串联滤波器,由于串联带通滤波器对基波电流的阻抗很小,而对谐波电流的阻抗很大,于是只用一组滤波器就可以滤除所有频率的谐波。
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谐波治理各方案比较分析
谐波治理的目的包括:
1. 满足电力公司对谐波电流发射的限制要求
2. 释放变压器的有效容量,提高变压器的效率
3. 提高配电系统(包括无功补偿装置、继电保护器、电缆等)的可靠性
4. 为企业内的各类设备提供质量优良的电能,保证制造系统的稳定运行
人们对谐波的危害已经十分熟悉,很多企业也开始重视谐波的治理。
谐波治理的目的不同,所采取的方案也是不同的。
因此,在确定谐波治理的方案之前,要明确谐波治理的目的。
企业在谐波治理方面投资,要达到的目的如图所示。
满足电力公司的要求是企业进行谐波治理的首要动机。
为电力用户提供合格的电能,是电力公司的责任。
因此,电力公司要对那些可能污染电网的用户的提出谐波治理的要求。
随着越来越多的企业对电能质量的要求提高,电力公司将对电力用户进行更严格的要求。
在目前阶段,出于后面几个目的而进行谐波治理的企业较少。
企业仅在出现了故障现象后,才开始考虑谐波治理的问题。
其中,谐波导致无功补偿装置烧毁的情况最为常见。
无论谐波治理的最终目的是什么,其本质就是减小负载(可能是一组负载)向电网注入的谐波电流,因为谐波电流是谐波问题的根源。
只不过,针对不同的目的,控制谐波电流的位置不同,也就是采用的谐波治理方案不同。
谐波治理的策略
按照谐波治理的位置,可以有三个策略。
第一:在高压母线上治理,采用的设备是SVC、SVG等。
第二:在变压器的下端,低压母线上治理谐波。
采用无援滤波器、有源滤波器等。
无源滤波器往往会发出额外的容性无功,这在有些场合是不允许的。
第三:在设备的电源入口处治理谐波。
这称为就地治理。
就地治理是最理想的谐波治理策略。
因为,这样相当于将非线性负载转变成了线性负载,谐波导致的一切问题都迎刃而解。
大部分发达国家按照这个策略开展谐波治理。
达到这个目的的管理措施就是,要求电气电子设备满足相应的电磁兼容标准(例如,GB17625)要求,电磁兼容标准对谐波电流发射进行了明确的规定。
传统的谐波治理策略
传统的谐波治理项目大多采用策略1和策略2。
这是因为,企业进行谐波治理的初衷仅是满足电力公司的要求,因此,在用策略1和策略2已经足够了。
随着企业内部的自动控制设备增加,对电能质量的要求提高,仅采用策略1和策略2就不能满足要求了。
企业要理解谐波治理的深层意义。
如果理解了谐波治理是为了获得良好的电能质量,而良好的电能质量正是企业所需要的,就会改变传统的做法。
治理谐波最理想的位置是在谐波源处。
也就是将谐波电流封杀在起源处,根本不允许流入电网。
这相当于将非线性负载变成了线性负载。
设想,如果电网上的负荷全部是线性负荷,那里还有谐波问题。
保持内部电网质量的最有效方法就是在谐波源负载的电源入线处安装谐波滤波器。
在谐波源处进行谐波治理,就能够消除谐波带来的各种隐患。
因此,在进行系统设计时,要尽量考虑就地谐波治理的方法。
顺便提一下。
对于无功补偿,也是主张尽量在负载处进行补偿,以获得最大的节能效益。
不同策略的比较
不同的谐波治理策略获得的好处是不同的。
由于一般的谐波治理方法仅能够保证治理点的上游具有良好的电能质量,因此,治理谐波的位置越靠近下游,通过谐波治理获得好处越多。
这一点是我们需要明确的。
传统上,企业仅在变压器的入口处进行谐波治理。
这时,从谐波治理中获得利益的是电网公司和电网上的其他电力用户。
因为,电力公司的责任就是为电力用户提供合格的电能。
通过电力公司的努力,电网上的所有用电户能够获得合格的电能。
显然,这种做法不符合人们的正常思维。
企业投资改善电能质量,仅仅是为了其他企业的利益吗?难道投资进行谐波治理的企业自身就不需要合格的电能吗?
人们犯这个错误,是因为缺少有关谐波的知识。
本文的目的就是帮助读者认识谐波治理的内涵,通过谐波治理,不仅满足电力公司的要求,同时企业自身的利益也有所体现。
不同策略的好处
从上图,三种谐波治理策略的优劣一目了然。
通过策略3,可以获得最大的好处。
不仅企业内部电网的质量得到保证,而且能够满足电力公司的要求。
策略3的本质就是对谐波源要就近治理,不让谐波电流流入内部电网。
因此,通过实施这种谐波策略,企业能够获得最大利益。
图示的最后一行中所列出的要求也是企业不能忽视的。
企业内部的设备需要持续更新、增加,如果一次性在母线上安装了固定的谐波治理设备,当负载的状态发生变化时,需要重新设计安装谐波治理设备,这对于企业来讲,是不经济的。
因此,企业在制定谐波治理方案时,要着重考虑谐波源的就地治理。
航天科工集团706所正是基于这样一种观念,开发了各种适合于在谐波源治理谐波的设备。
为企业下一步积极的开展内部谐波治理提供了技术保障。
谐波治理综合方案
虽然,策略3为我们提供了一个最有效的谐波治理方案,但是这个方案并不是最优的。
所谓最优的方案,要求达到最高的性价比,也就是:“以最低的谐波治理成本,获得最大的节能效益和电磁兼容效益”。
基于这个理念,我们推荐一个先进的谐波治理解决方案。
这个方案并没有机械地采取那个谐波治理策略,而是本着方案最优的原则进行综合治理。
这个方案的主要内容是:
1. 在较大功率(例如50kW以上)的谐波源负载处,安装设备级的谐波滤波器,消除谐波电流在内部电网上造成的风险;
2. 较小功率的谐波源负载,暂且不进行治理,节省成本;
3. 处理完谐波源负载的问题后,根据需要,决定是否需要在低压母线上进行谐波治理;
4. 最后考虑,是否需要在高压母线上进行治理。
航天绿电谐波治理设备
读者通过前面的讨论,应该努力实现一个最优的谐波治理方案,使企业从谐波治理的投资中获得最大的效益。
图中所示的四种谐波治理产品就是为了实现最优谐波治理方案而开发的。
这四种产品的主要功能如下:
1. HTHF设备级谐波滤波器:这是一种无源滤波器,特别适合于安装在谐波源设备的电源入口处,抑制设备发射的谐波电流。
3相谐波源设备安装HTHF后,可以使总谐波电流畸变率THID<8%。
2. PSW有源滤波器:有源滤波器既可以安装在谐波源设备的电源入口处,也可以安装在低压母线上,但是安装在谐波源负载的电源入口处往往性价比较低。
有源滤波器能够保证谐波电流畸变率小于5%。
3. MSVC高压谐波滤波器:采用磁控电抗器(MCR)技术,与TCR技术相比,具有可靠性高、价格低、维护简单的优点。
不仅滤除高压母线上的谐波电流,而且动态调整无功功率,使功率因数达到0.95以上。
4. NBF零线谐波电流阻断器:串联安装在零线上,对线路中的三次谐波产生很高的阻抗,减小三次谐波电流。