电气行业-电能质量及谐波和中压电能质量的治理
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电力系统中电能质量改善的技术措施在当今社会,电力系统的稳定运行和电能质量的优劣对于各行各业的正常生产和人们的日常生活至关重要。
随着电力电子设备的广泛应用、非线性负载的增加以及各种新型能源的接入,电能质量问题日益凸显。
电能质量问题不仅会影响电气设备的正常运行,降低其使用寿命,还可能导致生产中断、数据丢失等严重后果。
因此,采取有效的技术措施来改善电能质量已成为电力领域的一个重要研究课题。
电能质量问题主要包括电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡等。
这些问题的产生原因各不相同,需要针对性地采取技术措施来加以解决。
电压偏差是指供电电压偏离额定电压的程度。
造成电压偏差的主要原因包括电网结构不合理、无功功率不足或过剩、负载变化等。
为了改善电压偏差,可以采取以下技术措施:1、合理规划和优化电网结构。
通过合理布局变电站和输电线路,减小供电半径,降低线路阻抗,从而减少电压损失。
2、无功补偿。
在电网中安装无功补偿装置,如电容器组、电抗器等,以补偿无功功率,提高功率因数,稳定电压水平。
无功补偿可以分为集中补偿、分散补偿和就地补偿三种方式。
集中补偿通常在变电站进行,分散补偿则安装在配电线路上,就地补偿则直接在负载端进行。
3、调整变压器分接头。
变压器分接头的调整可以改变变压器的变比,从而调整输出电压。
但这种方法只能在一定范围内调整电压,且频繁调整会影响变压器的使用寿命。
频率偏差是指供电频率偏离额定频率的程度。
频率偏差主要由电力系统有功功率不平衡引起。
为了改善频率偏差,电力系统需要保持有功功率的平衡。
这可以通过合理安排发电计划、优化机组运行方式、加强负荷预测和调度管理来实现。
此外,还可以采用调频装置,如调速器、调频器等,来快速响应频率变化,维持系统频率稳定。
谐波是指电力系统中电流和电压中所含的频率为基波整数倍的分量。
谐波的产生主要源于电力电子设备、电弧炉、整流设备等非线性负载。
谐波会导致电能损耗增加、设备过热、噪声增大、通信干扰等问题。
谐波,这个新鲜的电力系统名词,在当今的电力行业中,已广为“传播”,几乎在电力行业工作,以及与电力行业有直接关系的人,都对这个名词不陌生,尤其是用电大户单位,谈之色变,一是“谐波”直接影响了工厂的正常工作,由于谐波的存在,工厂的负荷上不去,即便上去了,无功也特高,而传统的“无功补偿”又不能凑效。
而是即便无功补偿达到了要求,但谐波含量超标,管理部门不答应,自身的电费多交了不说,还讨不了好。
那么,是否拿“谐波”的肆虐就没有办法了,不!“办法总比问题多”,上海坤友电气有限公司集多年治理“谐波”的经验,针对不同的工况,总结了几种解决问题的方法,公布如下,与各位同仁共勉。
首先,我们讨论谐波的产生原因:近年来,电力网中非线性负载的逐渐增加是全世界共同的趋势,如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、重要负载所用的不间断电源(UPS)、节能荧光灯系统等,这些非线性负载导致电网污染,电力品质下降,引起供、用电设备故障,甚至引发严重火灾事故等。
电力污染及电力品质恶化主要表现在以下方面:电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡等。
其次,我们讨论谐波的危害:电源污染会对用电设备造成严重危害,主要有:增加输、供和用电设备的额外附加损耗,使设备的温度过热,降低设备的利用率和经济效益:谐波电流使输电线路的电能损耗增加。
当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时,对输电线路和电力电缆线路会造成绝缘击穿。
干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作,造成数据丢失或死机。
影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能,造成噪声干扰和图像紊乱。
引起电气自动装置误动作,甚至发生严重事故。
使电气设备过热,振动和噪声加大,加速绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。
造成灯光亮度的波动(闪变),影响工作效益。
导致供电系统功率损耗增加。
谐波与电力系统中基波叠加,造成波形的畸变,畸变的程度取决于谐波电流的频率和幅值。
非线性负载产生陡峭的脉冲型电流,而不是平滑的正弦波电流,这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变,形成谐波分量,进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。
电能质量及谐波治理的分析【摘要】近几年来,随着国民经济的快速发展对供电企业的电网建设日趋完善,以及自动控制系统(如DCS等)在配电网中的广泛使用,为了减少电解整流装置及变频器产生的谐波对电网的污染,需对于配电网谐波所产生的主要的原因进行分析与治理,不但可以有效的降低供电线路的电能损耗,还能有效的增加了电力设备的使用寿命。
【关键词】电能质量;原因;危害;治理引言电能质量就是供电电压特性,即关系到用电设备工作(或运行)的供电电压和电流各种指标偏离理想值(额定值或标称值)的程度。
电能质量的指标包括:电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口等,理想的电能质量是频率为50Hz、三相平衡、电压电流波形为单一频率的正弦波。
1、谐波产生的原因分析电网谐波来自于三个方面:一是发电源质量不高产生谐波;二是输配电系统产生谐波;三是用电设备产生谐波。
其中用电设备产生的谐波最多。
谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性,使所加的电压与电流不成线性关系而造成的波形畸变。
引起波形畸变的谐波源是多种多样的,例如各种非线性元件,包括大容量的晶闸管换流装置、硅整流器及电弧炉等非线性负载,数量众多的家用电器等等。
另外电力系统不对称运行和不对称故障以及电弧的非线性特性等等,均可引起高次谐波。
针对厦门同安地区主要是以下电力设备产生谐波污染:(1)晶闸管整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。
(2)变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成分很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网注入的谐波也不容忽视。
(3)电弧炉、电石炉。
由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。
通过谐波治理提高电能质量的措施探讨摘要:近年来社会各界不仅对电力资源的需求量逐渐提升,对电力质量的要求也不断提高,这也极大的促进了电力企业电网建设的完善。
谐波是污染电网的重要因素,也是影响电能质量的关键,为了最大限度降低谐波对电能质量的影响,必须全面意识到谐波的危害,掌握其检查方法,并结合实际,采用合理的谐波治理手段,全面提升电能质量,满足社会发展需求,下面对此进行分析。
关键词:谐波;治理;电能质量;提高前言对于谐波,是电力系统中周期性电气量正弦波分量,谐波的频率是基波频率的整数倍。
电网系统中,谐波的产生原因在于整流器、变频器、电弧炉等非线性负载,由于谐波电流、谐波电压会对用电设备、电网、电能质量带来极大危害,所以在日常工作中,必须加强对谐波的治理,减少谐波干扰,保证电网系统的正常工作。
1.谐波治理的意义进入新世纪以后,随着国家对电力这一基础性民生行业重视力度的提升,电网、电源建设获得了显著成效,电能供需矛盾持续缓解,极大的促进了我国国民经济建设。
近年来,随着社会各界需求的提升,电能质量逐渐成为新的电力供需双方矛盾。
对企业而言,电能质量不达标,就会极大的影响到其正常生产,造成巨大损失;对居民而言,电能质量不达标,则会对其日常生活带来诸多不便。
谐波是影响电能质量的重要因素之一,谐波的产生会引起电力设备使用寿命缩短、电子元件误动作、电网设备功率损失加重、继电保护功能下降等,所以在实际中,注重谐波治理,降低谐波污染,不仅能极大的促进电能质量提升,同时还可以有效的提升电网运行安全、稳定,保证电网系统的持续运行。
2.谐波的危害及检测方法2.1谐波的危害谐波的危害主要表现在以下几个方面:(1)谐波电流的不稳定性会导致工业生产、电机旋转磁场相互作用,从而造成电机震动,对电机设备造成破坏,甚至会危害到他人生命安全。
同时谐波电流会造成电子线路设备不稳定,影响到正常使用。
(2)谐波电流会影响到继电保护装置的正常使用,引起继电保护装置误动作。
电力谐波治理的几种方法
随着现代化程度的不断提高,电力谐波问题日益突出,给电力系统的安全稳定运行带来了极大的威胁。
为此,电力谐波治理成为了电力系统建设和运行中必不可少的一项工作。
电力谐波的治理主要有以下几种方法:
1. 滤波器法
采用电力滤波器对电力谐波进行滤波处理,以减小其对电力系统的干扰。
常见的电力滤波器包括L-C滤波器、谐振滤波器和有源滤波器等。
滤波器法具有费用低、性能稳定等优点,适用于小功率电器的电力谐波治理。
2. 变压器法
采用特殊结构的变压器进行电力谐波治理,包括隔离变压器、耦合变压器等。
变压器法可以有效地降低电力谐波对电力系统的影响,但需要投入较大的资金,适用于大功率电器的电力谐波治理。
3. 电容器法
通过电容器的串联或并联方式,对电力谐波进行电容滤波处理。
电容器法具有构造简单、成本低等优点,适用于小功率电器的电力谐波治理。
4. 谐波抑制器法
采用谐波抑制器对电力谐波进行抑制处理。
常见的谐波抑制器包括谐波电流抑制器、谐波电压抑制器等。
谐波抑制器法具有能够有效抑制电力谐波、无需改变电路结构等优点,适用于各类电器的电力谐
波治理。
在电力谐波治理中,需要综合考虑电力系统的实际情况和治理成本,选择合适的治理方法,并采取科学有效的措施加以实施,以确保电力系统的安全稳定运行。
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。
浅谈谐波的危害及对谐波污染的治理摘要:本文作者通过对电力系统谐波的危害进行分析和阐述,幷说明谐波污染治理的重要性及可行性,可供同行借鉴参考!关键词:电力系统;谐波的危害;治理;1 引言谐波实际上是一种干扰,注入公用电网就会使电网受到“污染”,高次谐波还会直接对用电设备产生危害,造成电缆电线过热,绝缘老化加速,线间短路和接地故障,供电系统损耗增加,系统功率因数降低,过零噪音,浪费系统容量,降低保护作用,医疗设备误动作等。
近年,随着知识经济与信息时代的到来,电子计算机、微处理器、精密医疗仪器以及其它数字化电子设备应用日益普遍。
而这些电气设备都对电源的谐波质量具有很高的要求。
遇到高次谐波时,经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动甚至导致永久性损坏。
目前,发达国家均已制定了谐波限定的标准与规范等一系列法规。
国际电工委员会IEC于1982年开始制定IEC955-2,明确提出对谐波限定的要求。
1994年及1995年又修订为IEC-1000-3-3《额定电流不小于16A的设备在低电压系统中电压波动及闪烁的限值》,IEC-1000-3-2《每相电流小于等于16A的设备谐波电流的发射限值》。
美国电子电气工程师协会IEEE于1992年制定了谐波限定标准IEEE-1100。
我国也已于1993年颁布了GB/T14549-93《电能质量、公用电网谐波》的国家标准,明确规定了电网标称电压380V,电压总谐波畸变率THD限值5%以下。
2 谐波对电力行业的危害电网的谐波主要由具有非线性特性或者对电流进行周期性开闭的电气设备产生,这类设备分为以下两种:⑴装有电力电子器件的设备,例如变流器、变频器、交流控制器、电视机等。
⑵具有非线性电流电压特性的设备,例如感应炉、电弧炉、气体放电灯和变压器等。
随着晶闸管电路的广泛应用,上述设备成为主要的谐波源。
2.1 谐波的增加使供电系统可能发生谐振最常见的谐波谐振是在接有谐波源的用户母线上,因为母线上除谐波源外还有电力电容、电缆、供电变压器及电动机等负载,而且这些设备处于经常性的变动中,容易构成谐振条件。
电力系统中的谐波及其抑制措施供电公司吕向阳【摘要】在电能质量多种指标中,受干扰性负荷影响,谐波是最为普遍的。
该文介绍了电力系统中的主要谐波源、谐波的危害及抑制措施。
关键词谐波抑制措施一、概述在理想的情况下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。
但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。
我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50HZ为基波频率)整数倍的正弦分量,又称为高次谐波。
在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线形阻抗的电气设备(又称为非线形负荷)供电的结果。
这些非线形负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使电能质量变坏。
因此,谐波是电能质量的重要指标之一。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注,为保证供电系统中所有的电气、电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作,必须采取有力的措施,抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波源谐波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。
在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在发电环节,当对发电机的结构和接线采取一些措施后,可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
谐波的产生主要是来自下列具有非线形特性的电气设备:(1)具有铁磁饱和特性的铁心设备,如:变压器、电抗器:(2)以具有强烈非线形特性的电弧现象的设备,如:气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等;(3)以电力电子元件为基础的电源设备,如:各种电力交流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置,大容量的电力晶闸管可控开关设备等,它们大量的用在化工、电气化铁道、冶金、矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线形电气设备(或称之为非线形负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流,也就是说,即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压,但由于它们具有其电流不随电压同步变化的非线形的电压—电流特性,使得流过电网的电流是非正弦波形的,这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成,即产生了谐波,使电网电压严重失真,此外电网还须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。