带中性线低压供电系统的三次谐波及滤波实用版
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低压三次谐波滤波器(TSF)设备概述非线性的单相负荷会在接入相与中性线之间产生三次谐波电流,并在中性线上叠加,造成电流和电压畸变。
三次谐波电流会引起中性线过载,还会形成150Hz磁场,对用电设备造成影响。
TSF型低压谐波滤波装置,滤波电容器采用星型接法,中性点与负荷中性线并联,有效的滤除三次谐波。
输电及配电系统是运行在固定频率的正弦波电压和电流波形下,然而在非线性负荷接入系统时,产生的附加谐波电流引起电流和电压畸变。
非线性的单相负荷如荧光灯、投射灯、计算机、打印机等,接入相与中性线之间产生三次谐波电流,并在中性线上进行并联叠加,所有的谐波电流造成电流和电压畸变。
三次谐波电流除了在中性线累计引起过载风险外,还形成150Hz的磁场。
谐波治理,即从电网上滤除三次谐波电流,消除谐波影响,使上述问题得以解决。
滤波器与谐波源越近滤波效果越好,这是谐波电流和谐波电压治理的最好办法。
如果由于三次谐波引起的三次谐波电压畸变或变压器过载是主要问题,建议在主电源配电柜装设滤波器。
[TSF型低压三次谐波滤波器的适用行业]一般工业、商业大楼、写字楼、居住小区及三相四线制负荷。
[TSF三次谐波滤波器的组成和工作原理]三次谐波滤波器由电容器串联阻抗构成。
谐波滤波器产生基波无功功率,以达到目标功率因数,电抗器的电感值选择使其对三次谐波形成很低阻抗串联谐振,其结果是绝大部分的谐波电流可被滤除。
滤波器柜安装有一台接触器、一台热继电器、电抗器、电容器及一台电压控制继电器。
通常滤波器与主配电柜带熔断器的馈线相连,与通常的无功电容器组一样,三次谐波滤波器也可以由一台功率因数调整器控制。
三次谐波滤波器也可以根据中性线中的电流由外部的电流继电器控制其投入和切除,或滤波器与负荷同时控制投切。
谐波滤波器通常根据具体项目的测量结果采用标准元件组合而成,这样可以保障以合理的投资获得最佳的无功补偿和谐波滤波的效果。
[确定滤波器规格所需要的数据]1.中性线和/或相线中的三次谐波电流。
低压配电系统谐波源分析及滤波无功补偿的解决方案发表时间:2019-05-20T15:52:57.750Z 来源:《防护工程》2019年第3期作者:覃永鉴[导读] 本文主要介绍低压配电系统的谐波产生源及危害、谐波的分类、如何应用有效的滤波补偿方案。
广州白云电器设备股份有限公司 510460摘要:近几年现代化工业以及电力电子技术的不断发展,用电负荷的性质发生了重大变化,非线性负荷产生的谐波电流注入到电网,在低压配电系统中仅仅安装无功电容补偿已经无法满足系统供电质量。
本文主要介绍低压配电系统的谐波产生源及危害、谐波的分类、如何应用有效的滤波补偿方案。
关键词:配电系统;谐波源;滤波及无功补偿1 引言随着现代化工业以及电力电子技术的不断发展,用电负荷的性质发生了重大变化,各种换流设备、变频装置、电气化铁道等非线性负荷遍及全系统;电视机、计算机、节能灯等带有整流装置和晶闸管调压装置的家用电器的使用也越来越广泛。
这些非线性负荷产生的谐波电流注入到电网,会造成电压波形发生畸变、电压三相不平衡、电压波动和闪变、频率波动等,严重的污染了电网的环境,威胁着电网中的各种电气设备的安全经济运行。
对于供电系统的电能质量治理,首先要分析系统中产生谐波负荷的特性,选择什么样的治理设备往往困扰着大部分用户。
接下来,我们将从谐波的产生及危害、治理设备原理、安全运行、治理目标、实施难易程度等方面分类讨论。
2 产生非线性电流常规用电设备供电系统中产生非线性电流的用电设备大致可以分为如下几大类:1)照明控制系统、路灯荧光灯站的电子控制调节器。
2)开关电源、计算机、办公自动化设备、家用电器。
2)电动机调速设备(软起动、变频器)。
3 )整流设备(6脉整流设备、可控硅整流设备及硅整流设备)。
4 )电焊设备(单相380V/220V焊接设备的三相不平衡负载)。
5)不间断UPS电源、逆变器电源、电弧炉、自饱和钟芯。
6)数控机床(CNC),电子控制机构、EOM机械等。
探讨三次谐波对电能计量及中性线的影响与治理摘要:电能计量系统是专门用于统计供电公司销售电能和用户使用电能的数量,是供、用双方电能结算的依据,其计量结果的精确性和公平性直接影响双方的经济利益。
随着电力技术的发展和进步,近年来非线性负荷大量使用,使得谐波电压、电流不断增加,对电网环境造成污染,增加运行成本。
为了验证目前电能表在谐波环境下,其电能计量和电能质量测量等功能是否精确成为当下电力研究热点。
本文分析了谐波对电能计量的影响原理,并结合实验测试,验证电能表在谐波下的计量影响程度。
关键词:三次谐波;电能计量;中性线;影响;治理1三次谐波的概述1.1三次谐波概念三次谐波属于正弦波风量的一种,频率是复杂波基频的3倍。
伴随社会的高速发展,民众与社会对于电能的需要与日俱增,加之类型丰富的电器也进入了民众的日常生活,同时取得了广泛普及,其中就有“非线性负荷”的电器,这将致使电力系统中电压、电流出现一些改变。
在“傅里叶分解”电压、电流波形时,会发现50Hz,220V电力中存在一些150Hz交流的正弦波,其为50Hz的3倍,因此又被称作“三次谐波”。
1.2三次谐波的不良影响(1)使电网出现发热的状况,严重时引发安全事故。
(2)对电子元器件日常的使用和运行产生不良影响,致使其产生错误操作。
(3)严重浪费电能。
(4)严重缩短电力设施使用寿命。
综上所述可知,三次谐波不仅仅会产生诸多危害,更会对电网整体的稳定性以及安全性产生严重的不良影响,进而影响民众的日常生产、生活有关活动、行为以及社会的和谐发展。
所以,有关部门应当最大限度地采取合理措施,减少乃至避免三次谐波的危害。
1.3产生三次谐波的原因在通常情况下,三次谐波所污染最为严重的,便为低压配电网。
其中,致使三次谐波非线性负荷的主要原因包括了:(1)晶闸管电源、电弧焊接等。
(2)使用彩色电视机和监视器:根据有关调查可知,这部分电气设施在日常的工作进程中,会具备极高含量的三次谐波。
浅析基于谐波的低压配电干线中性线断线的检测方法作者:王龙水来源:《科技与创新》2016年第20期摘要:现阶段,我国低压配电系统负荷普遍的特征就是三次谐波电流含量较大。
受到这一特点的影响,配电干线首端设置了监测装置,能实现中性线断线故障的准确检测和有效保护,其主要原理在于利用线路首端三次谐波变化的检测结果,对其有无中性线断线故障问题进行判断。
基于谐波的低压配电干线中性线断线的检测方法和结果进行了分析。
关键词:谐波;低压配电干线;中性线;低压配电系统中图分类号:TM75 文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2016.20.134文章编号:2095-6835(2016)20-0134-02现阶段,我国民用和工业低压配电系统中,三相四线制系统是应用率最高的一种类型,其中,性线能为维持整个配电系统的中性点零电位,这也是确保三相电压基本平衡的主要方法。
在三相不平衡负荷供电的回路中,中性线断线将会造成程度不同的断线点后系统过电压问题,甚至造成电气火灾以及电气损坏问题。
随着近年来低压配电系统中各种电力电子设备和电器应用的逐步完善,电力系统谐波注入问题也逐渐引起了人们的关注。
1 中性线断线故障特征分析1.1 三相负荷平衡状态在正常连接中性线的情况下,由于系统阻抗明显低于负载阻抗,因此,非线性设备中将会形成三次谐波电流,并通过中性线流向系统侧。
但在中性线断线的情况下,故障位置将会导致非线性负载产生的谐波电流不能正常流回馈线首端,而转向负载阻抗。
在此情况下,线路首端的3次谐波电流指的仅仅是故障部位的3次谐波电流,所以,从回路的首端看,在三相上能对3次谐波突变情况进行同时检测。
此时,回路系统内的基波电流会因流通路径不变而在首端被检测到,并随着实际的负荷情况而发生变动。
本文将3次谐波电流的突变量ΔI3表示为:ΔI3=I3,k-I3,k-1 (1)式(1)中:ΔI3为前后两次采集数据之间差值;k为第k次采集的数据。
2019年9月保机场助航灯光以及航站楼发电机备用电源的稳定性和有效性,保障飞机能够获得及时有效的指引。
最后,机场方面还要做到与供电部门的及时沟通,通过协商制定出及时、有效的双方联动机制,为机场的供电系统提供有力地保障。
4结语综上所述,机场大面积停电事故的发生对机场而言是百害而无一利的,不仅严重影响着机场的正常运营,严重时还会给飞行器的稳定运行带来巨大的安全隐患,威胁着人们的生命财产安全。
因此,机场方面要不断加强针对大面积停电的预防和应急措施的制定,提高机场对大面积停电事故的应对能力,促进机场的安全、稳定运营。
参考文献[1]双流机场突发停电近万旅客滞留[J].四川党的建设:城市版,2009(09):32-33.[2]陈凯,江毅.机场停电凸显安全漏洞[J].瞭望,2009(33):18.[3]席璐璐.双流机场811突发事件应急处置案例研究[D].电子科技大学,2015.收稿日期:2019-7-22作者简介:王家麟(1993-),男,汉族,宁夏银川人,助理电气工程师,安全工程师,本科,研究方向为供电运行保障以及供用电安全。
探讨三次谐波对电能计量及中性线的影响与治理王璐(国网湖南省电力公司湘潭供电分公司,湖南省湘潭市411100)【摘要】本文将从三次谐波的概述角度出发,介绍其概念、不良影响以及产生原因,同时阐述其对电能计量及中性线的影响,进而提出合理的三次谐波现象治理建议,以期为有关部门提供可靠参考。
【关键词】三次谐波;电能计量;中性线;治理【中图分类号】TM933.4【文献标识码】A 【文章编号】1006-4222(2019)09-0275-02图1三次谐波的图示引言在我国整体社会经济高速发展进程中,电力系统起到至关重要的作用。
在通常情况下,电力供电系统频率一般是50Hz ,在民众生活水平持续上升的过程中,电网负荷与日俱增。
其中三次谐波除了会损坏电力设施,更会增加电能损耗,并且影响电力设施的日常工作,进而引发安全事故,有关部门应对其重视起来。
电力系统中谐波的危害与产生电力系统中的谐波是由于电力设备的非线性特性引起的。
在电力系统中,谐波的危害包括对电力设备的损坏、电能质量的恶化以及对用户的影响等方面。
谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。
谐波对电力设备的损坏是谐波危害的主要方面之一。
谐波会引起设备的绝缘老化、过热、机械振动等问题。
尤其是对于变压器和电动机等设备来说,由于谐波的存在会引起电流和电压的畸变,导致设备的工作效率下降,甚至引发设备的故障和停机。
此外,谐波还会引起电容器的谐振和过电压问题,增加电力设备的工作负荷,缩短其使用寿命。
谐波对电能质量的恶化也是谐波危害的重要方面之一。
谐波会导致电能质量的下降,主要表现为电压和电流的畸变,波形失真,功率因数的下降等。
这不仅会影响电力设备的正常工作,还会对电力系统的稳定性和可靠性造成影响。
谐波还会引起电力设备的谐振现象,导致设备振动,造成噪音污染,影响人们的生活质量。
谐波对用户的影响主要体现在电力质量的下降和对电子设备的损坏。
谐波会引起电压的波动和电流的畸变,导致电子设备的正常工作受到干扰,增加设备的故障率,降低设备的使用寿命。
尤其是对于一些对电力质量要求较高的用户来说,如计算机、通讯设备、医疗设备等,谐波对其正常工作的影响更为显著。
此外,谐波还会导致电能的浪费,增加用户的用电成本。
谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。
非线性负载是产生谐波的主要原因之一。
非线性负载如电子设备、电力电子器件等在工作过程中会产生非线性电流,其含有大量谐波成分。
此外,电力设备的设计及运行也会引起谐波的产生,如电容器的谐振,变压器的匝间谐振等。
而电网的接地情况也会影响谐波的产生和传播,如电网的接地方式不当会引起谐波回流和间接接触问题。
为了减少谐波的危害,需要采取一系列的措施。
首先,可以通过合理选择电力设备和设备的工作参数来降低其谐波产生的概率。
其次,可以采用滤波器等设备对谐波进行抑制和补偿。
1 三次谐波概述1.1 三次谐波的基本概念理想的电压表在交流供电系统中会显示出正弦的波形图案,这是因为线性无源元件两端接收到的电压为正弦电压,并且在交流电路中具有微分、积分、比例等性质,即便相位发生一定的变化,电流也会在电路中呈现出相同的正弦频率。
图1 三次谐波示意图相反的,如果线性无源元件两端接收到的电压为非正弦电压,那么以上的推论就不再成立,电流在电路中呈现出的波形也会发生相应的改变,从而使线性无源元件两端输出非正弦电流,并且使电压产生降低现象,而谐波就是正弦波分量,这一概念可以用傅里叶分解公式来表示[1]:()(1,)cos()f t k n kwt ak =Σ=+在这个分解公式中,任意的波函数都可以得到分解,当k=1时,可以分解出基波分量;当k=3时,就可以分解出三次谐波。
1.2 三次谐波的产生原因随着社会用电量的不断增加,电网系统承担的压力也不断加大,尤其是社会低压配电网,而三次谐波就主要产生于低压配电网络。
对于正常的电力系统而言,供电频率应该为50HZ,但是在三次谐波的污染下,其50HZ 的供电频率就会转变为150HZ,从而使配电网络及相关设备的安全受到影响。
造成三次谐波产生的主要原因在于节能灯、镇流器、荧光灯、电弧焊接设备、大型显示器、变频器、整流电源等设备的集中大量使用,当中性线与相线之间出现非线性负荷,就会随之产生三次谐波。
1.3 三次谐波的主要危害供电系统的电力供应主要以低压配电网为主,由于低压配电网中会产生三次谐波,因此会对电网安全稳定造成极大威胁。
具体来看,主要体现在以下几个方面:其一,电力设备在三次谐波污染下使用寿命发生缩短;其二,三次谐波会使电力系统的功能消耗得到极大增加;其三,三次谐波会使电网的接地保护功能受到损害,从而带来安全隐患;其四,三次谐波会使电子器件损坏或者发生误动作,从而为电力企业带来极大损失;其五,三次谐波会导致电网发热,严重时会导致火灾或爆炸事故发生。
三次谐波对电能计量及中性线的影响作者:王庆龙来源:《科学导报·科学工程与电力》2019年第42期【摘;要】本文首先阐述了电能计量装置技术概述,接着分析了三次谐波对电能计量与中性线的影响。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
【关键词】三次谐波;电能计量;中性线;影响引言三次谐波不仅会降低电力设备的使用寿命,而且会增加电能消耗。
此外,还将严重影响电力设备的正常运行,甚至可能造成安全事故,严重影响议会的正常发展和人民的正常生活生产活动。
1 电能计量装置技术概述1.1电能计量装置的基本认识电能计量装置的主要功能有供电量、用电量、测定发电量等,可以说是电力企业日常经营过程中必须参考的数据,而电能计量装置的应用和研发则可以协助企业制定更科学、完善的生产计划,并带给企业更高的经济效益,甚至还能保障电力企业的稳定发展。
由于电能计量装置的应用范围非常大,且主要的作用是用来研究电量,提升电力企业的经营水平,从而实现电力资源的节约。
1.2 电能计量装置的故障类型电能计量装置本身的故障主要表现在质量上,也就是说,它会直接导致显示屏发黑或出现混乱,而且在装置运行过程中,如果用户不按照有关规定使用最大电流或长时间使用电能,也会导致装置计量的不稳定,甚至引起火灾。
因此,电能计量装置本身的质量也是保证安全用电的重要依据,一旦出现故障不能及时排除,就会直接对安全构成威胁,甚至给用户带来不必要的损失。
目前较常见的故障有接线盒损坏、接线错误、开路、三相电压和电流不同。
1.3 电能计量技术内容1.3.1 传统人工抄表技术传统人工抄表技术是工作人员来对每户人家的电表进行抄写,需要在每个地区都要配备专业的抄表工作人员,定期对其电表数据进行记录,用这样的方法来核算电费。
这样的方法只限于对个体的管理,并且无法有效地对所有个体进行统一管理。
而且这种方法还需要消耗大量的人力,較为麻烦,无法保证数据的准确。
1.3.2 远程抄表技术这种电能计量技术主要是基于通讯技术和计算机下所出现的,自身属于一种现代化的电能测量技术,因为在这其中是利用计算机来对其数据进行管理,所以数据较为准确,利用这样的方法对个体进行管理,并不需要投入大量的人力。
最新整理低压电网中性线谐波电流的分析
在三相供电中,当三相负载均衡时,三相电流应该是对称的,在中性线上的合成电流为零。
如果三相负载不均衡时,只有去掉衡值以后的电流流入中性线,其值也小于相线电流。
根据这一情况,过去设计人员通常把中性线的容量减小为相线容量的一半。
但在我供电公司的多次例行检测配电变压器三相电流时发现,三相电流基本平衡时,中性线电流却可达到xxxxA左右。
根据低压电wang运行经验知道,低压电wang中中性线断线机率远远大于相线(不包括导线机械强度因素)。
究其原因,是于谐波对中性线电流的影响。
1中性线中的谐波电流
在实际的电力系统运行中,含在许多非线性负荷,当电流流过与所加正弦电压不呈线性关系的负荷时,电流要产生畸变,形成非正弦波电流。
在中性线上,虽然基波电流可互相抵消,但三次谐波整倍数的谐波电流则不
能抵消,相反还要在中性线上叠加。
最新研究发现,相电流为100A时,中性线电流竟达xxxxA。
有时中性线电流可轻易地接近相电流的两倍,致使中性线导线被烧坏。
随着电脑、空调、微波炉等电器的大量应用,谐波问题越来越明显,所以在供电设计与安装中,应把谐波作为重要指标来考虑。
2抑制谐波的措施
(1)改善供电结构:
首先应尽量将产生大量谐波的非线性负荷与基本上不产生谐波的用电设备分在不同供电母线上。
因为将多个谐波源接于同一段母线上,利用谐波的相互补偿作用可降低电wang谐波含量。
其次是将三相整流变压器采用Y,d(Y/△)或d,Y(△/Y)的接线,可消除3的整数倍高次谐波,从而使注入电wang的谐波电流只有5,7,11等次,这是抑制谐波最基本的方法。
YF-ED-J7667可按资料类型定义编号带中性线低压供电系统的三次谐波及滤波实用版Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.(示范文稿)二零XX年XX月XX日带中性线低压供电系统的三次谐波及滤波实用版提示:该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全,以及交通运输安全等方面的管理,使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行,防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。
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芬兰诺基亚电容器有限公司中国代表处廖淅埙摘要三次谐波污染主要存在于低压配电网中,以建筑系统最为严重。
其对电网的危害主要有:功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等;对配电站会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。
文章主要介绍了消除三次谐波的各种方法及性能比较。
关键词三次谐波滤波滤波器1三次谐波源输电及配电系统规定:在频率恒定情况下,电压和电流均以正弦波波形运行。
然而在非线性负荷接入系统时,产生的附加的谐波电流会引起电流和电压畸变。
产生三次谐波的非线性单相负荷主要有(不考虑暂态及非正常工作状态):(1)荧光灯、节能灯及其镇流器;①市场调查表明,目前国内市场绝大多数的荧光灯电子镇流器三次谐波电流含量高达80%~90%;②高档的电子镇流器三次谐波电流含量分三种标准:L标准:其谐波电流含量<37%;H标准:其谐波电流含量<30%;带灯丝预热控制的电子镇流器其谐波电流含量<10%。
市场上的商品实际上达不到标准要求;③节能型电感镇流器标准规定THDI<20%,其中三次谐波电流含量占主要成分。
(2)电弧焊接设备(电弧的非线性类负荷);(3)计算机开关型电源及显示器(大型显示屏幕);(4)彩色电视机及监视器,如证券公司、体育场馆、商业中心和新闻中心的电视墙的显示幕墙。
普通型彩色电视机THDI可达127%,三次谐波电流含量高达90%;(5)晶闸管调压电源(如加热器、调光器、电化学电源等);(6)晶闸管调功电源(如加热器、电化学电源等);(7)整流电源(如电器的工作电源、充电器、直流传动及电化学电源等);(8)开关型稳压电源及UPS;(9)变频器(AC-DC-AC及AC-AC型)。
①变频的家用电器,如空调、洗衣机、风机、泵、微波炉;②工业及建筑用的调速电动机;③中频电源。
2三次谐波的影响各次谐波在电路中的作用是不相同的,谐波的叠加与相序有关。
同一电路中的某些谐波相互作用时,会相互减弱或相互抵消。
但在更多的场合往往相互叠加,使波形发生明显的畸变。
只有3次谐波出现时,波形才如图1所示(忽略,详见本期杂志);相线与中性线之间的非线性负荷产生三次谐波电流,并在中性线进行叠加。
由于三次谐波及其倍数次谐波呈零序特征,因此中性线上的三次谐波电流是三相中三次谐波电流的代数和,会引起过载风险使所有的谐波电流造成电流和电压畸变,还形成150Hz的电磁场,对其周围的电子控制、保护及通信设备和系统产生干扰,主要表现为:(1)因为三次谐波的零序性,低压母线上的三次谐波电压主要与中性线的三次谐波电流有关;①当变压器接法为Y-Yn0时,零序性的三次谐波电流将成为励磁电流,在此零序励磁电抗上产生较大的压降,即三次谐波电压,很容易造成低压母线上的电压总畸变率超标;②当变压器接法为△-Yn0时,10kV侧的变压器绕组形成三次谐波电流流通的回路,该回路阻抗为变压器漏抗,远较零序励磁阻抗小为20倍左右,从而不会在低压母线产生很大的三次谐波电压,见图2(忽略,详见本期杂志);(2)如果低压三相的三次谐波电流不平衡,则存在正序和负序的三次谐波分量:①如果配电变压器为Y-Yn0接线,低压侧正序和负序的三次谐波电流会在高压侧绕组感应出三次谐波电压,对高压侧产生影响;②如果配电变压器为△-Yn11接线,低压侧正序和负序的三次谐波电流在高压侧绕组感应出的三次谐波电流在△绕组形成环流,对高压侧产生的三次谐波影响要比变压器为Y-Yn0接线时小,但增加了变压器高压绕组的损耗。
(3)由于中性线中三相负荷不平衡引起的工频电流和三次谐波电流的叠加有可能大于相电流,当三相的三次谐波平衡时,由于Y-Yn0接线的变压器铁芯中零序的三次谐波无通路,磁通只能经铁心、空气和外壳等构成回路,产生附加损耗和局部过热;而在Y-Yn11接线中,△绕组为三次谐波电流提供通路,它所产生的三次谐波磁通将抵消铁芯中的原三次谐波磁通,从而使铁心中的合成磁通基本上呈正弦波,减少了附加损耗,但谐波电流的存在使K因子因谐波发热而降低变压器输送能力,正常值为1.0和电流波峰系数增大,造成供电变压器的利用率下降或过载;(4)由于中性线中电流过大,使配电系统中性线的电缆、导线出现过负荷引起绝缘老化加速,增加了火灾隐患。
主要原因有:①国内普遍选取中性线导体的截面积是相线的50%;②已运行的许多按老标准设计制造的电缆中,中性线导体的截面积是相线的33%;③已运行的许多按新标准设计制造的电缆中,中性线导体的截面积是相线的50%;④中性线与相线导体选取相同截面积,无论工程设计、材料制造、安装、投入使用所占的比例都很小。
(5)由于电流和电压畸变,增加了供电系统中其他设备和材料的损耗,引起附加发热、加速绝缘老化、减少使用寿命;(6)由于电流和电压畸变,增加了供电系统中设备和材料的振动和噪音;(7)由于电流和电压畸变,使无功补偿电容器组由于并联谐振而损坏,电动机等绕组类设备绝缘击穿而损坏;(8)电流和电压畸变及150Hz电磁场:引起测量精确度异常,对控制所需要的同步信号的捕捉与锁相条件恶化、干扰增加,从而使电子控制、测量、保护及通信设备运行不正常;(9)对用UPS供电的广播电视节目录制及播放系统产生附加背景噪声,并损坏UPS设备;(10)使照明光源闪烁而损坏;图像显示设备频闪,显示失真;(11)三次谐波电流对其他设备和器材的负面影响要大于其对产生三次谐波电流的谐波源的影响。
3三次谐波滤波滤波器与谐波源越近,滤波效果越好,这是减小谐波电流和谐波电压畸变的最好办法尤其适用于非线性负荷的供电点集中、又与线性负荷共由一个变压器供电的情况。
如果三次谐波电流引起的三次谐波电压畸变及变压器过载是主要问题建议在主电源配电柜装设滤波器。
目前,工程中对带中性线低压供电系统降低三次谐波的方式主要有4种:(1)被动式并联型滤波器(可以广泛使用);(2)被动式串联型的滤波器(由于使低压母线上的谐波电压升高,不但不能消除非线性负荷之间的相互干扰,反而增大了对线性负荷的干扰;由于增加了中性线的阻抗,引起配电系统接地故障保护灵敏度下降);(3)带中性线的有源滤波器;①并联型(可以推广使用);②串联型(目前由于商用产品较少,很少使用);③并联型有源滤波器与被动式滤波器并联使用(可以推广使用);④串联型有源滤波器与被动式滤波器并联使用(目前由于商用产品较少,很少使用);⑤串联型有源滤波器与被动式滤波器串联使用(目前由于商用产品较少,很少使用)。
(4)双Z接线的变压器利用变压器原、付边绕组的曲折接线来消除电源侧谐波对负荷的影响和负荷侧谐波对电源侧的影响,具有消除谐波的功能。
既可以作为供电变压器也可以作为隔离变压器,适用于三相式负荷:①对单独的非线性负荷单独装设;②对集中的非线性负荷装设(不能消除非线性负荷之间的相互干扰)。
3.1被动式并联型滤波器3.1.1滤波器的构成。
如图3所示(忽略,详见本期杂志)。
滤波器由电容器串联电抗器构成,谐波滤波器产生基波无功功率,以达到目标功率因数。
电抗器的电感值选择使其对三次谐波形成很低阻抗的串联谐振大部分的谐波电流可被滤除。
谐波滤波器通常根据具体项目的测量结果采用标准元件组合而成,这样可以保障以合理的投资获得最佳的无功功率补偿和谐波滤波效果。
3.1.2滤波器与供电系统的连接滤波器一次回路与主配电母线或分配电母线经带断路器或熔断器的馈线相并联。
如图4所示(忽略,详见本期杂志)。
3.1.3滤波器的控制方式。
见图5(忽略,详见本期杂志)。
(1)与常见的补偿电容器组一样,它可以由一台功率因数调整器、控制电容器专用接触器、投入和切除;(2)可以根据中性线中的电流,由外部的电流继电器控制其投入和切除;(3)滤波器与负荷控制同步。
3.1.4滤波器的保护方式(1)利用滤波器进线前的带复式脱扣功能的断流器;(2)利用滤波器进线前的熔断器;(3)滤波器柜内的过电压、过负荷继电保护;(4)低压金属化全膜电容器的内附熔丝保护。
3.1.5确定滤波器所需要的数据(1)中性线或相线中的三次谐波电流;(2)滤波器接入点的电压畸变(相对中性线);(3)需要的无功补偿功率;(4)变压器的容量(S/kVA)及短路阻抗百分比(Zk%);(5)安装地点(主配电柜或分配电柜)。
3.2被动式串联型的滤波器3.2.1滤波器的构成滤波器由电容器并联电抗器构成,然后串联在供电系统的中性线上。
如图6所示(忽略,详见本期杂志)。
电容器电容与电抗器电感值的选择:(1)对50Hz工频形成很低阻抗的串联谐振,以利于三相不平衡负荷引起的负序工频电流在中性线和串接的滤波器中无障碍流通;(2)对150Hz三次谐波形成很高阻抗的串联谐振,以阻碍单相非线性负荷产生的电流源性质的三次谐波电流在中性线上流通,其结果是绝大部分的三次谐波电流被阻断。
3.2.2滤波器与供电系统的连接滤波器一次回路与配电系统的中性线相串连。
3.2.3滤波器的控制方式通过旁路开关和旁路接触器手动投入或切除。
3.2.4滤波器的保护方式利用综合的检测与保护通过旁路开关以实现下列要求:(1)防止不平衡工频电流在滤波器两端引起的过电压;(2)防止三次谐波电流过载;(3)供电系统内部故障;(4)滤波器故障。
3.2.5确定滤波器所需要的数据(1)中性线或相线中的三次谐波电流;(2)中性线中的最大工频电流;(3)变压器的容量(S/kVA)及短路阻抗百分比(Zk%);(4)配电系统的接线方式;(5)安装位置的环境要求。
3.3三相四线式的并联型有源滤波器。
见图7(忽略,详见本期杂志)。
并联型有源滤波器实质上是一个受控的快速反应的谐波电流源,与非线性负荷并联,自动检测非线性负荷产生的谐波电流及滤波器与系统连接点的电压畸变。
经DSP产生的控制信号控制IGBT高速开关器件,既将储能的直流电容器上的直流电压转换成一系列的方波再经过输出电抗器输出与负荷产生的谐波电流大小相等、相位相反的谐波电流,起到补偿谐波的作用,同时又控制直流电容器上的充电电压。