油田电网的谐波治理

油田电网的谐波治理（精选7篇）

油田电网的谐波治理 篇1

摘要：在油田生产中,主要生产工艺由各种机泵完成,用电量占油田总用电量的80%以上。为降低能耗,目前油田各类机泵广泛应用调速变频器。但在降低能耗的同时产生了大量谐波,造成电网二次污染,常导致继电保护误动作、电气设备绝缘击穿、电力计量仪表误差增大等问题。通过谐波治理可以清洁电网,提高电能质量,降低无功损耗,具有较好的经济效益。

关键词：变频器,谐波,污染,滤波器

油田生产设备中存在大量冲击性和波动性负荷,它们在运行中产生高次谐波,常会使电压波动、闪变,甚至导致三相不平衡。随着电力电子技术的广泛应用与发展,调速变频器在各种机泵运行中得到了广泛应用,在降低能耗的同时导致了电压波形畸变,产生了大量谐波,造成电网二次污染。在削弱和干扰电网经济运行的同时,常发生设备非正常启停,使设备自身安全性降低,电力计量仪表的误差增大。通过谐波治理,可以保证电力设备安全经济运行。

1 油田配电网谐波污染现状

通过对80座变电所母线(6 kV)进行谐波测试了解到油田配电网谐波污染的现状如下:

(1)有78座谐波电流及电压均在国标限值之内,主导谐波为5次、7次,超标率为2.5%。这与高压侧变压器短路容量大,而且变电所距离谐波源距离比较远,与谐波的衰减有关。

(2)共测试218条馈出线,有13条馈出线谐波电流超国标限值,超标率6%。这些馈出线谐波电流超标的主要原因在于这些馈出线所带低压负荷安装了换流设备(变频器为主)。

(3)安装了低压变频装置测试点的谐波电流或电压超标问题比较突出。

所测试的36台变频器中有27台谐波数据超标,超标率达到75%。杏北二十四变电所周边地区测试的7座注入站,谐波数据全部超标,其中1#注入站4次谐波电流超标55%(国标限值39 A,测试值60.34 A),2#注入站电压总谐波畸变率超标56%(国标限值5%,测试值7.8%)。

2 谐波治理技术

油田目前的谐波抑制措施主要包括主动治理及被动治理,此处研究的谐波治理配套方案属于被动治理范围。通过对系统中已经存在的谐波进行治理,使电网受到的影响减到最小。

2.1 无源滤波

2.1.1 无源滤波原理

无源滤波器利用电路的谐振原理。当发生对某次谐波的谐振时,对该次谐波形成低阻通路,对相应频率谐波电流进行分流,达到滤波的目的。结构上利用电感、电容和电阻的组合设计构成滤波电路,可滤除某一次或多次谐波。最普通且易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联[1]。

无源滤波器的设计主要考虑其谐振频率及电容器耐压、电抗器耐流。首先根据系统所需补偿容量确定电容器容量,这样可以得知电容器阻抗,再根据系统谐波情况确定谐振频率,如为5次谐波,一般谐振频率在240~248之间,由谐振频率可得知电抗器的感抗值。电容器耐压应考虑基波电压、电抗器的压升、谐波电压;电抗器耐流需考虑基波电流、谐波电流。

2.1.2 无源滤波优缺点

由于无源滤波器结构简单,成本较低,运行费用低,吸收高次谐波效果明显,在油田生产中得到广泛应用。根据谐波治理有关要求,每台变频器自身须有谐波处理装置,生产厂家为降低成本,大都使用LC单调谐滤波器。

无源滤波器在油田中使用的谐波治理效果并不好,经常处于关停状态。其主要原因在于:

(1)抑制低次谐波的单调谐波滤波器只对调谐点的谐波治理效果明显,对偏离调谐点的谐波无效果;

(2)当油田根据生产调整运行负荷,新增或减少运行设备时,系统阻抗和频率产生波动,无源滤波器可能与系统发生并联谐振,使装置无法正常运行;

(3)当系统运行负荷增大时,系统谐波电流随之增大,无源滤波器可能过载,导致损坏。

由于无源滤波器原理上带来的不足无法彻底克服,因此有必要尝试采用其他方式抑制谐波。

2.2 有源滤波

2.2.1 有源滤波原理

有源滤波器实际上是一个谐波发生器,它通过实时检测电网上的负载产生的谐波电流,由IGBT逆变器生成一个与负载谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流,注入到电网,从而抵消负载谐波,防止谐波电流流入配电系统造成污染,进而保证流向系统的电流是一个理想的交流正弦波形[2]。

有源电力滤波器系统由两大部分组成,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中,指令电流运算电路检测出补偿对象电流中的谐波电流分量。补偿电流发生电路根据指令电流运算电路得出补偿电流的指令信号,产生实际的补偿电流。补偿电流与负载电流中的谐波及无功电流进行抵消,最终得到期望的正弦电网电流。

2.2.2 有源电力滤波器的控制

由有源电力滤波器的基本原理可知,实现有源电力滤波器功能的关键首先在于实时准确地检测出负载中的谐波电流,其次是补偿电流的产生和跟踪。所以有源电力滤波器控制的核心是谐波检测和电流跟踪。

谐波和无功电流的检测主要采用瞬时无功功率理论检测方法,此方法能够更有效地协调好谐波电流检测的实时性和检测精度之间的矛盾,是目前应用较为广泛的方法。

产生补偿电流的控制方法以滞环比较控制法为主,它兼有响应速度快、开关频率不高以及控制简单的特点,从而被广泛应用。

2.2.3 有源滤波优缺点

实际应用中,有源滤波器谐波治理效果明显,能有效抑制系统各次谐波。当系统阻抗和频率发生波动时,不会产生谐振现象而影响补偿效果。不存在过载问题,当系统谐波电流增大时,装置仍可运行。其主要问题是结构复杂、成本高,但由于需要额外电源,运行损耗大。

2.3 磁性滤波器

磁性滤波技术是根据软磁材料的特性,在三相品字形磁路对称结构中,通过绕组和移相连接形成特定的磁路,根据电磁转换原理将谐波电能转换为磁能的利用磁场滤波的新技术。当谐波电流经过磁性滤波器时,谐波电流产生的磁场在磁性滤波器特殊品字型磁路结构中被分解为方向相反的磁通,相互抵消,达到消除谐波的目的。

2.3.1 磁性滤波优点

磁性滤波器是无源类产品,本身耗能极低,不存在电容器补偿,不涉及过补问题,可把谐波消除在没有做功之前,属于预防式谐波治理方法。在改善电压、电流波形的同时提高功率因数、抑制浪涌和改善三相不平衡。

2.3.2 磁性滤波器应用

对萨北油田16-1注入站3#注入泵进行进行磁性滤波器应用试验,磁性滤波器串联在变频器入线处,变频器运行频率为39 Hz,试验数据如表1所示。

从表1看出:

(1)原变频器配电回路电压总畸变率在5.8%,超出了国家标准规范。治理后,变频器配电回路电压总畸变率降到1.73%;

(2)变频器配电回路5次谐波滤除率为71.27%,7次谐波滤除率为87.56%;

(3)变频器配电回路的功率因数由0.68提到0.91;

(4)变频器配电回路总有效电流值降低了25.21%。

随着油田电网谐波危害的日益加大,采取正确技术与措施对电力谐波进行治理越来越重要。磁性滤波器治理谐波效果显著,在消除谐波、改善电压和电流波形的同时净化了配电系统的电能质量,提高了线路功率因数;在提高电能质量同时降低能耗,在治理电力谐波问题上具有很好的发展前景。

参考文献

[1]罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及装备[M].北京:中国电力出版社,2006.

[2]李华.电力有源滤波器发展现状及应用[J].自动化与仪器仪表,2004(5):1-5.

[3]国家技术监督局.GB/14549-93电能质量公用电网谐波[S].北京:中国标准出版社,1994.

谐波对油田电网的影响 篇2

谐波产生的根本原因是非线性负载所致。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, 从而产生谐波。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。在平衡的三相系统中, 由于对称关系, 偶次谐波已被消除, 只有奇次谐波存在, 奇次谐波引起的危害比偶次谐波更大。

吉林油田某采油厂在变压器谐波测试过程中的两组数据 (表1、表2) , 足以说明变频器产生的谐波影响严重。

GB/T 14549—1993国家标准中要求, 电压总谐波畸变率为5.0%[1], 各次谐波电压含有率奇次为4.0%。

从表1可以看出, 电压总谐波畸变率为6.0%, 超出标准值1.0%;5次谐波电压含有率为5.8%, 超出标准值1.8%;5次谐波电流值为95 A, 超出允许电流值33 A;7次谐波电流值为66 A, 超出允许电流值22 A, 都超过标准要求。其主要原因是来自于负荷端各种用电设备各次谐波电压含有率和各次谐波电流累加值所造成的。这样会造成一次供电端供电质量的下降, 建议在变压器二次安装滤波器, 抑制各种谐波对一次供电质量的影响。

根据GB/T 14549—1993电能质量公用电网谐波国家标准中, 对谐波限值及谐波测量的具体要求, 表2所示变压器各次电压畸变率符合国家标准;5次谐波电流值为44 A, 超出允许电流值5.25A, 超过国家标准13.55%。

从表1、表2测试数据可见, 谐波对电网质量影响很大。

2 谐波对油田电网的危害

对于油田电力系统来说, 电力谐波的危害主要表现有以下几方面。

2.1 附加损耗增加, 降低设备的利用率

2.1.1 电力谐波对输电线路的影响

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在网络谐振点附近的谐振区内时, 会对输电线路和电力电缆线路造成绝缘击穿。谐波会引起电网谐振, 可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍, 对系统构成重大威胁, 特别是对电容器和与之串联的电抗器, 电网谐振会使之烧毁。谐波使电网电压正弦波发生畸变, 电能质量下降。

2.1.2 电力谐波对变压器的影响

谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度, 谐波电流的存在增加了铜损。变压器的非对称性负荷会大大增加励磁电流的谐波分量, 产生过热温度, 使绝缘介质老化加速, 导致绝缘损坏, 并且产生磁滞伸缩和噪声。

2.1.3 电力谐波对电力电容器的影响

含有电力谐波的电压加在电容器两端时, 由于电容器对电力谐波阻抗很小, 谐波电流叠加在电容器的基波上, 使电容器电流变大, 温度升高, 寿命缩短, 引起电容器过负荷甚至爆炸, 同时谐波还可能与电容器一起在电网中造成电力谐波谐振, 使故障加剧。

无功补偿装置发生了严重的谐波放大现象, 经测试, 其中16次与17次谐波电流已分别达到基波电流的115.2%与185.51%。自愈式并联电容器国标规定, 包括谐波电流在内的允许过电流为1.3倍额定电流, 因此, 这时的谐波电流值是相当大的, 影响非常大。严重的谐波过电流使电容器损耗功率增加, 导致电容器异常发热。

2.1.4 电力谐波对电动机的影响

在供电系统中, 用户的电动机负荷约占整个负荷的85%左右。对异步旋转电动机而言, 定子中的正序和负序谐波电流分别形成正向和反向旋转磁场, 使旋转电动机产生固定数的震动力矩和转速的周期变化, 因此, 谐波对电力用户电动机的影响最为明显。谐波能使电动机产生附加的损耗和转矩, 从而使发热增加、电动机的效率下降, 并减少电动机的绝缘寿命。谐波产生的脉冲转矩, 会导致出现电动机转轴扭曲和机械振动问题, 发出很大的噪声。产生的高次谐波, 用电容器进行无功补偿时, 有可能会产生谐波放大现象, 应引起注意。

2.1.5 电力谐波对断路器的影响

谐波电流的发热作用大于有效值相等的工频电流, 能降低热元件的发热动作电流。高次谐波含量较高的电流能使断路器的开断能力降低。

2.2 其他方面危害

1) 影响继电保护和自动装置的工作可靠性。特别对于电磁式继电器来说, 电力谐波常会引起继电保护及自动装置误动或拒动, 使其动作失去选择性, 可靠性降低, 容易造成系统事故, 严重威胁电力系统的安全运行。

2) 对通讯系统产生干扰。电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合时, 会在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压, 干扰通信系统的工作, 影响通信线路通话的清晰度, 甚至在极端情况下还会威胁通信设备和人员的安全。

3) 对其他用电设备有危害。电力谐波会使生产中使用的计算机的图形畸变, 画面亮度发生波动变化, 机内元件温度过热, 使计算机及数据处理系统出现错误, 严重时甚至损害机器。

4) 谐波还影响电网的质量。谐波不但使电网的电压与电流波形发生畸变, 而且同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率, 从而降低电网电压, 浪费电网的容量。

此外, 电力谐波还会对测量和计量仪器的指示精度及整流装置等产生不良影响, 它已经成为当前电力系统中影响电能质量的一大公害。

3 油田电网谐波的治理

由于谐波存在的广泛性和频谱的多样性, 谐波的管理面临极大的困难, 可以说在供电系统中完全消除谐波是不可能的, 但可以对一些危害比较大的谐波进行有效的处理。为减少供电系统的谐波问题, 可以采取以下措施。

3.1 使用无源滤波器或有源滤波器[1]

运用由L、R、C元件构成的谐振回路, 可阻止与谐振回路的谐振频率相同或相近的谐波进入电网。如在电力电子设备的交流侧安装无源滤波器;利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流, 使电源的总谐波电流趋向零, 达到实时补偿谐波电流的目的;在谐波源处并联加装静止无功补偿装置, 可以有效减少波动的谐波量, 改善功率因数, 稳定母线电压, 降低三相电压不平衡度等, 提高供电系统承受谐波的能力;将电容器组的某些支路改为滤波器或串联电抗器, 也可以限定电容器组的投入容量, 避免电容器对谐波的放大。

3.2 增加变压器的容量

由于非线性负载引起的畸变电流在电缆的阻抗上产生一个畸变电压降, 而合成的畸变电压波形加到与此同一线路上所接的其他负载, 引起谐波电流在其上流过, 因此, 减少谐波危害的措施也可从加大电缆截面积、减少回路的阻抗方式来实现。

目前, 国内较多采用提高变压器容量, 增大电缆截面积, 特别是加大中性线电缆截面, 以及选用整定值较大的断路器、熔断器等保护元件等办法, 但此种方式不能从根本上消除谐波, 反而降低了保护特性与功能, 又加大了投资, 增加供电系统的隐患。

此外还有一些特定的方法, 如增加换流装置的相数、脉宽调制法、三相整流变压器采用Y/Δ或Δ/Y的接线法等。

3.3 使用无谐波污染的绿色变频器

输入和输出电流都是正弦波, 输入功率因数可控, 带任何负载时都能使功率因数为1, 可获得工频上下任意可控的输出频率。变频器内置的交流电抗器能很好地抑制谐波, 同时可以保护整流桥不受电源电压瞬间尖波的影响, 实践表明, 不带电抗器产生的谐波电流明显高于带电抗器产生的谐波电流。为了减少谐波污染造成的干扰, 可在变频器的输出回路安装噪声滤波器, 并且在变频器允许的情况下, 降低变频器的载波频率。另外, 在大功率变频器中, 通常使用12脉冲或18脉冲整流, 这样在电源中通过消除最低次谐波来减少谐波含量。

3.4 加强管理, 减少谐波的危害

谐波是附着于基波的、以电流的形式在电网中传输, 整个电网受其影响, 因此可以采取一定的措施使谐波在一定的范围内流动而不影响电网的其他部分。各部门各负其责, 尽量不把本部门管辖范围内的谐波传送到其他线路。通过一定的技术手段, 加强监测, 实时控制, 并通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施, 提高电网抗谐波的能力。

4 结束语

综上所述, 可以清楚地了解谐波产生的原因, 在具体治理上可采用无源滤波器、有源滤波器, 减少回路阻抗, 切断谐波传输路径及开发使用无谐波污染的绿色变频器等方法, 将变频器产生的谐波控制在最小范围内, 抑制电网污染, 提高电源质量。

谐波问题是复杂的, 要解决供电系统中的谐波问题, 必须要多方面共同努力, 通过制定相关政策、健全相关制度和技术创新, 一定可以把谐波控制在较微小的范围内, 从而保证电网和电力设备的安全运行, 杜绝谐波造成的电力安全事故, 保证油田安全生产, 实现节能降耗, 提高经济效益。

参考文献

电网谐波的分析与治理 篇3

关键词：电能质量,非线性,谐波治理

1 谐波的基本特性和测量分析谐波基本特性

谐波的频率是基波的整数倍, 他属于周期电气量的正弦波分量。电网之所以会产生谐波, 主要原因就是非线性负荷。非线性负荷的电流不是正弦波, 它会让电压波形产生不良变化, 在用傅立叶级数分解之后, 比基频大的分量就叫做谐波。

在知道了谐波的分类之后才能够找到办法解决谐波引起的降低供电质量的问题。总的来说谐波大致可以分为四种:准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波。因为它的多样性和随机性, 想要准确的得出谐波量值不是容易的事情, 所以在测量谐波值的方面给出了如下的建议。

谐波的测量及分析。国家标准规定的测量方式是:如果测量点附近有电容组, 那么在电容组的各种运行情况下测量。一般测量2到25次, 结合谐波源和结果做出调整。最小短路电容、供电设备电容、协议电容这几个参数是计算谐波电流允许值的参数。

正常工作时, 都是使用谐波测试仪来查看和分析谐波。通常用户接入电网的公共连接点是我们所选取的测试点, 测量这个连接点的电压以及电流之后, 将数据做出分析, 这样就有了谐波的测量资料。对电网的谐波测量与单点的测量有所区别, 就定位测量点和对谐波模型做出分析都是一个很复杂的过程。定位的时候, 通常都是用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。分析谐波模型的时候也有三种处理:非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。测试后得到的数据, 就要进入分析阶段, 选择测量时段内各相实测量值的95%概率值中最大的一相值, 看谐波是不是大于允许的值;看公用电网谐波电压限值是不是超过标准;将所以用户注入该点的谐波电流汇总, 看看是不是超过谐波电流的标准。

2 电网中的谐波源

其实, 电力网的各个环节都会产生谐波, 只不过用电这一环节产生的谐波最多。

2.1 发电环节。

三相绕组是构成发电机的核心, 在生产制造的时候由于各种情况, 使得三相绕组不能完全的对称, 所以在发电的时候或多或少都会有谐波的产生。

2.2 输、配电环节。

在输电和配电的过程中都要进过变压器, 电流在传输的时候都是呈现尖顶形, 这是由于变压器内的磁化曲线非线性的原因, 这样造成了许多的奇次谐波。变压器内部都是铁心, 其饱和度越高, 非线性就越严重, 电流的谐波也就越大, 有时三次谐波电流可达额定电流的5%。

2.3 用电环节。

前面说到用电环节是产生谐波最多的环节, 各种设备、电器、电光源都会产生一些谐波。晶闸管整流技术被运用到现在的许多家电设备当中, 它的原理是移相原理, 将电网那接收的电流的半周正弦波吸收过来, 剩下的半周正弦波留给电网, 而这正是产生谐波的最大根源。这些整流设备产生的谐波占所有谐波的一半左右。在风机、水泵等等机器中都用到了变频原理, 变频有两种:交流-直流-交流和交流-交流, 这两种方法都是使用了相位控制技术, 因此会产生大量的谐波, 这也是降低电网质量的一个原因。家用电气和电光源产生的谐波更加普遍, 如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯通过气体放电发光, 其伏安特性的非线性特征非常明显。计算机、电视机、录像机、调光灯具、调温炊具、微波炉等家用电器, 里面装有调压整流元件, 形成的高次奇谐波作用于电网;电风扇、洗衣机、空调器含小功率电动机, 也会产生谐波。功率小的设备尽管产生的谐波也小, 但是数量庞大, 所以对电网来说有很大影响。

3 谐波在电网中的危害

3.1 谐波会影响电力系统的安全性。电磁式继电器、感应继电器

是电网电气设备的常用元件, 受到谐波干扰后会产生一些误动或者不动, 这样对电力系统的安全性来说是有威胁的。

3.2 缩短变压器和电容器的寿命, 产生噪音。

谐波能够加大变压器内的铜和铁的损耗, 而且由谐波产生的噪音, 对于内部的工作人员来说也是一种身体上的损害, 长期处于噪音环境下, 听力会受损, 谐波作用于电容设备, 会拉高电压, 让发电机发热, 这样电容设备更加容易损坏。

3.3 影响电动机有功输出, 影响电磁、热磁场运行。

负序谐波产生的负序旋转磁场, 会阻碍电动机的有效运转, 增加电动机的负荷, 配网中的异步电动机也会由于谐波增加损耗。谐波还会让断路器产生误动。

3.4 易造成电能表误动和拒动。

对用户而言, 用户所使用的电能数值都由电表显示, 可是谐波会让电表的显示和实际使用电量产生大的误差。

3.5 对人体健康造成不良影响。

经由静电感应、电磁感应以及传导的方式能进入通讯系统, 对它们也是有移动的影响, 而且谐波对人体细胞有刺激性, 会影响细胞的电位波动, 当引起的波动平率与谐波相近时, 对人体的一些器官是有影响的。

4 影响电能质量的因素及其对策

非线性用电设备、变压器和各类铁心电抗器等各种谐波源是降低电能质量的罪魁祸首, 它不仅对用户设备的有效运行有影响, 还能够影响电网设备, 在安全性方面都会有很大隐患。如何能够消除这些隐患呢?对于电网设备的影响, 可以在改进工艺这方面下功夫, 减少由于制造时出现的误差而产生的谐波, 也能够在发现新的工作原理上做出努力, 去解决误动和不动的问题。这些都不是最根本有效的方法, 最终还是需要解决在谐波源的产生, 管理好用户谐波源的产生, 改变电网参数, 去减少谐波。在此提出如下一些建议:

4.1 加强电能质量标准和相应规范的宣传贯彻。

电能质量监测能够有效的保障电网的安全稳定的运行, 提高经济效益, 对于电网中出现的一些漏洞和隐蔽问题能够及时发现, 能够对电力事故防范于未然, 而且监测所获得的数据, 能够作为分析的依据。

4.2 加强系统分析、正确测量。

测量和分析数据, 找到谐波的发源处以及为什么会产生, 收集材料, 以便于去解决谐波问题, 针对谐波起伏大的地点, 可以长期观测, 得到更加有力的数据。

4.3 优化电网运行参数, 消除和补偿产生的谐波。

电网这方面要优化参数, 采用更好的运行方式, 通过这样的方式去减少或消除电网谐振。

4.4 合理进行电气设计, 减少谐波污染。

针对配电网里出现的三次谐波污染, 可以加入滤波设备, 消除一部分谐波, 减少它对电网设备的影响。对于电气设备的厂商, 应该提升自己的工艺, 在设计的时候, 注意减少谐波的产生。

4.5 加强管理, 多方出资, 共同治理。

对于谐波的治理不当当是靠供电部门去解决, 各个部门的配合很重要, 对于有谐波源可能产生危害的谐波源要去治理, 对于治理谐波这个方面需要大量的资金投入, 协同各部门一起做好堵住源头的工作。

5 结论

地区电网谐波的危害及治理对策 篇4

随着地区电力系统中各种类型的非线性负荷 (大功率整流设备、换流设备、电弧炉、电气化铁道以及家用电器等) 比例的增大, 大量的谐波及负序电流注入电网, 造成电网中电压、电流波形畸变现象日益严重, 恶化了电网的电能质量, 当系统中谐波含量达到一定程度时, 将对电力设备及电力用户的用电设备带来严重危害, 影响电力系统的安全稳定运行。同时由于谐波在电网和用户电气设备上要造成附加损耗, 从而增大了网损。而优良的电能质量, 能保证电网和广大用户的电气设备以及各种用电器具的安全经济运行、保障国民经济各行各业的正常生产、提高产品的质量等。电网供电中, 电能质量是电力工业产品的重要指标, 涉及发、供、用各方面投资者、经营者、使用者的权益。而评价电能质量的指标有电压、频率、电压波动与闪变、电力系统的三相不平衡、谐波五项内容, 其中谐波是电力系统波形畸变的定量描述。因此, 对于接入公用电网的谐波源用户必须采取措施, 把谐波值限制在在国家规定的标准内。

2 电力系统谐波产生的原因及影响

2.1 电网谐波产生的原因

高次谐波产生的根本原因是由于电网中某些设备和负荷的非线性特性, 即所加的电压与产生的电流不成线性 (正比) 关系而造成的波形畸变。当电力网向非线性设备及负荷供电时, 这些设备或负荷在传递 (如变压器) 、变换 (如交直流换流器) 、吸收 (如电弧炉) 系统发电机所供给的基波能量的同时, 又把部分基波能量转换为谐波能量, 向电网倒送大量的高次谐波, 使电网的正弦波形畸变, 电能质量降低。当前, 电力系统的谐波源主要有三大类:铁磁饱和型、电子开关型、电弧型。

对于电力网三相供电来说, 有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者, 如电气铁道、电孤炉以及由低压供电的单相家用电器等, 而电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。

2.2 谐波对电力系统的影响

2.2.1 谐波对线路、变压器、旋转电机的影响

谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。如果电网中含有高次谐波电流, 那么, 高次谐波电流会使线路功耗增加。对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加, 增加电力网的功率损耗 (如线损) , 使无功补偿设备不能正常运行等, 给系统和用户带来危害。此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声, 长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。

2.2.2 谐波对电缆的影响

与架空线路相比, 电缆线路对地电容要大10~20倍, 而感抗仅为其1/3-1/2, 所以很容易形成谐波谐振。谐波引起电缆绝缘损坏的主要原因是浸渍绝缘的局部放电、介损和温升的增大, 这是由于电缆的分布电容对谐波电流有放大的作用。

2.2.3 谐波对电能计量的影响

由于目前常用的电能表大部分采用感应式机构, 并且是按工频运行工况来设计的, 谐波势必会引起它们的工作误差, 降低其工作可靠性。

2.2.4 谐波对继电保护和自动装置的影响

谐波可引起电网的电感、电容发生谐振, 使谐波放大。当谐波引起系统谐振时, 谐波电压升高, 谐波电流增大, 引起继电保护及自动装置误动, 损坏系统设备 (如电力电容器、电缆、电动机等) , 引发系统事故, 威胁电力系统的安全运行。

3 谐波的抑制措施

抑制电网的谐波, 一般在谐波源处采取措施最为有效。具体措施如下。

(1) 采取加装串联电抗器。

在电容器回路串联适当阻抗值的电抗器, 使电容器支路造成感性支路消除谐振点, 减少电容器对谐波的放大系数, 抑制母线电压畸变和谐波电流的放大值, 同时也减少电容器的投入时的漏流和操作过电压, 起到保护电容器正常投运, 以发挥其无功补偿作用的目的。另外, 在条件允许时也可以重新安排供电系统。

(2) 增加整流相数减少高次谐波产生。

对整流负荷用户, 采用此方法。

理论计算与实测证明, 整流相数增加, 出现的谐波次数增高, 谐波幅值降低。因此增加整流相数的方法, 可以达到减少谐波含量的目的。

(3) 避开电容器谐振点。

该措施目的是避开安装点系统的短路阻抗与电容器容抗相等或接近而产生并联谐振, 使谐波电流放大急剧增加, 危及电网和用户安全, 损坏电力设备。方法是在选择接入电网的电容器容量时, 应对阻抗进行验证, 避免发生谐振, 防止谐波过电流或过电压而造成损坏。

(4) 合理配置电网中的谐波源用户。

谐波源用户应在电网中合理配置。如将大的谐波源用户接在电压等级较高, 系统容量较大的供电点。

(5) 成立谐波管理部门。

各地区供电部门应成立谐波管理部门, 负责监测本地区电网公共连接点电压正弦波崎变率和用户注入电网的谐波电流是否超过国家标准GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》的规定。对于用户的非线性阻抗特性的用电设备接入电网运行所注入电网的谐波电流和引起公共连接点电压正弦波畸变率超过标准时, 要求用户必须采取措施予以消除。否则, 中止对其供电。

4 结语

电能质量是电力企业的生命, 谐波问题应引起各地区电力部门的高度重视。由谐波引起的电能损耗、电力设备故障将造成电网大的经济损失, 严重影响了电力系统的安全稳定运行。因此, 各地区电力部门应合理规划电网, 谐波治理工作, 应从治理谐波源开始, 进行有目标、有根据的从系统出发, 统一规划, 来加强谐波管理工作, 只有这样才能收到良好的效果。

参考文献

[1]李坚.电网运行及调度技术问答[M].中国电力出版社.

油田电网的谐波治理 篇5

电能质量主要取决于谐波和无功功率。在谐波和无功功率中, 首先受到重视的是无功功率。与无功功率对电网的影响相比, 谐波对电网的危害更大, 而我国电网目前尚无明确的针对谐波的罚款规定, 因此谐波造成的损失难以像无功功率造成的浪费那样定量统计, 但是其危害更大、范围更广, 每年谐波引起的事故就造成巨大的间接经济损失, 比直接经济损失更大。因此, 谐波问题应该是提高电能质量的主要问题。

二、谐波

(一) 简述。

在理想的交流供电系统中, 三相交流电压是平衡的, 其幅值和频率都应是恒量, 电压和电流的波形为正弦无畸变。但在实际的电力系统运行中, 由于存在大容量电力设备、电弧炉, 以及可控硅设备、电气化铁道、电力电子变频调压设备、彩电、计算机电源、节能灯等大量非线性和快速时变的负荷, 使供电网络中电压和电流的波形不再是单一的正弦波, 而发生了畸变, 出现了各次谐波。

(二) 谐波的危害。

在电力系统中, 各种谐波源产生的谐波对电力系统环境造成污染, 影响到整个电力系统的电气环境, 包括电力系统本身和用户。谐波污染主要有以下几点危害:一是谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗, 降低发电、输电及用电设备的使用效率, 大量的3次谐波流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。二是谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外, 还会产生机械振动、噪声和过电压, 使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短以至损坏。三是谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振, 从而使谐波放大, 这就使上述的危害大大增加, 甚至引起严重事故。四是谐波会导致继电保护和自动装置的误动作, 并会使电气测量仪表计量不正确。五是谐波会对邻近的通信系统产生干扰, 轻者引进噪声, 降低通信质量;重者导致信息丢失, 使通信系统无法正常工作。

(三) 谐波调查和治理的意义。

在我国某些电力系统中, 上述一些危害已经多次发生, 而且谐波和负序电流产生的综合危害曾引起大容量发电机组跳闸, 况且, 随着电力电子技术的发展, 各种整流负荷大量接入电力系统, 同时, 电力系统的改造更新也大量使用了各种非线性设备。因此, 全世界把电力网络中谐波的存在称为电力网络中污染和公害。

正如环境保护法对污染源的管理一样, 对电力系统谐波的污染也必须正本清源, 由产生谐波的用户开始对涉及到的各个环节采取技术上的和管理上的措施。为搞好这项工作, 我们首先需要进行谐波实际情况调查, 摸清谐波产生的源头和分布情况, 进行谐波实测, 对各谐波源用户进行谐波监测, 摸清电网中谐波污染分布情况并及时掌握其变化, 才能逐步建立健全规章制度、管理办法, 逐步采取相应的技术措施加以治理。保证电网供给波形合格的电能, 使接入电网的各种用电设备免受谐波的干扰和危害。

三、测试点选定原则

一是谐波测试点原则上选取谐波源用户接入电网的公共连接点;二是谐波测试点要选取向谐波源用户供电的各级电压母线及引出线;三是还应将电网内部主变电站等处作为测试点, 以研究作为背景谐波给非谐波源用户带来的影响。依据这三点原则, 以齐齐哈尔电网为例选择了其中一类变电站:

(一) 给集中大谐波源供电的变电站。

齐齐哈尔一次变 (榆化) 龙沙变 (电车厂) 北关变 (电车厂) 铁东变 (车辆厂) 和中国一重降压变电站。

1. 测试时段。

应选择在谐波状况最严重的时间内测量。国标规定, 选择在电网正常供电时可能出现的最小运行方式。

2.

测试仪器的选择及实际测试。

(二) 国标规定。

一是测试仪的允许误差在一定范围内;二是测试仪器有一定抗电磁干扰能力;三是测试数据结果。因数据量太大, 这里只选取典型变电所——110kV铁东变电所的谐波测试数据。

(三) 谐波电压 (A相) 畸变率测试数据。

110kV段:电压总谐波畸变率最大值为1.385%, 平均值为1.249%, 最小值为1.052%;奇次谐波电压含有率最大值为1.264%, 平均值为1.127%, 最小值为0.934%;偶次谐波电压含有率最大值为0.124%, 平均值为0.097%, 最小值为0.077%。10kV段:电压总谐波畸变率最大值为3.425%, 平均值为3.004%, 最小值为2.327%;奇次谐波电压含有率最大值为2.996%, 平均值为2.607%, 最小值为2.070%;偶次谐波电压含有率最大值为0.628%, 平均值为0.246%, 最小值为0.098%。 35kV东母段:电压总谐波畸变率最大值为2.482%, 平均值为2.076%, 最小值为1.718%;奇次谐波电压含有率最大值为2.996%, 最大值为2.295%, 平均值为1.896%, 最小值1.635%;偶次谐波电压含有率最大值为0.375%, 平均值为0.195%, 最小值为0.081%。

四、齐齐哈尔电网谐波污染根源的分析

通过对齐齐哈尔电网的谐波污染调查及现场测试结果, 对电网谐波污染的现状、污染的程度及其分布、造成污染的主要源头, 进行了分析, 归结如下:一是齐齐哈尔电网的谐波污染已经不可忽视;二是齐齐哈尔电网的谐波污染已遍及电网的大部分地区;三是造成齐齐哈尔电网谐波污染的主要源头是整流负荷和电弧炉;四是五次以下谐波污染是齐齐哈尔电网谐波污染的一个特点, 无功补偿电容器的投入必将加重这一影响。

从发展来看, 今后的用电, 属于产生谐波污染的负荷将占绝大部分。现代化工、冶金、换流、变频设备、电弧炉、感应炉;现代的交通运输, 铁路行业将广泛的发展电气化铁路;信息传输媒介:电台、电视台、卫星通讯、电话、计算机系统电源;对传统电器具进行节能和控制的改进等等, 他们都是谐波源。这一确定无疑的趋势, 还将随着新技术的发展和应用进一步加强。

从齐齐哈尔电网来看, 为适应负荷增长的需要, 近期还要建设一批变电站, 工业的结构, 在短期内不会有很大调整, 谐波源占很大比重的现状不会改变。而城市居民用电量随着生活水平的提高会进一步加大。如前所述, 城市及居民用电大部分也是谐波源, 并且更加分散。所以从趋势而言, 除非谐波问题在设备制造和安装时用户已考虑消谐措施, 齐齐哈尔电网谐波污染的水平不会减轻而会更加明显地增加, 谐波污染的面也将会明显地扩大, 谐波污染。

五、治理齐齐哈尔电网谐波污染的对策建议

对已经投入运行的谐波源要加强监测, 根据其危害程度可分两类采取措施。

(一) 污染强、危害大的谐波源安装谐波在线监测装置, 实时监测其动向。在

110kV铁东变安装KLDL—N100在线监测系统来监测铁东变所有出线, 每周进行统计, 上报。在220kV富拉尔基一次变220kV富钢丙线安装UP—2210在线监测系统, 监测北满特钢的谐波负荷。

(二) 对危害较小的谐波源坚持定期监测。

对供电区内有谐波源负荷, 但危害不是很大的坚持每年监测一次, 如发现明显增大, 可以加装在线监测装置。对测量后发现严重超标的谐波源要进行治理, 通过各种技术措施使其总畸变率降至合格, 否则使其退出运行, 决不能使其再污染电网。

六、结语

以齐齐哈尔电网谐波污染情况为例进行调查、测量、分析后得出结论:电网的谐波污染已很严重。对新上负荷的处理是整个治理中的重中之重。首先在机制上明确, 新上电力用户在报请时, 要对其进行谐波评估。由专业部门研制谐波仿真评估系统, 对用户报送的负荷进行评估。如果谐波含量超出国标, 应要求其设计并安装消谐装置, 然后, 在其投入运行之后, 组织专业人员对其进行实负荷测试, 对照背景谐波对其进行评估, 否则坚决禁止其入网, 一定要把新的谐波源杜绝在系统之外。

摘要：本文围绕电网谐波污染程度展开调查分析, 探讨了谐波污染的危害及其治理, 为电能质量的提高提供了重要保证。

煤矿电网谐波分析与治理 篇6

关键词：煤矿电网谐波,无功补偿装置,功率因素,超标谐波

1 谐波的基本概念

在供配电系统中, 通常总是希望交流电压和交流电流呈正弦波型。正弦电压施加在线性无源元件上, 其电流和电压仍为同频率的正弦波, 但当正弦电压施加在非线性电路上时, 电流就变成非正弦波。对于非正弦周期电压电流, 一般满足狄里赫利条件, 可分解为傅立叶级数, 其中频率与工频相同的分量称为基波, 频率为整数倍基波频率的分量称为谐波, 谐波次数为谐波频率与基波频率的整数比。国际电工标准给出的谐波定义为:谐波是频率为基波频率整数倍的正弦波。

2 谐波的产生

随着计算机技术、自动化技术、变流技术、电力电子技术的飞速发展, 不间断电源、变流装置以及可控硅整流电源等在煤矿供配电系统中使用, 大大增加了供配电系统中的非线性负荷, 从而引起供电电压波形畸变, 给电网注入了大量谐波, 成为很大的谐波源, 严重污染了电力系统。

3 具体分析

为了全面了解煤矿供电系统电网质量的真实现状, 2007年中煤集团大屯公司孔庄矿会同相关专业工程技术人员对矿井的6 kV供电系统进行了谐波测试, 具体情况如表1所示。

从表1测试结果可知5、7、11等次谐波在孔庄矿的I、II段6 k V母线超标。上述谐波较大是煤矿通常存在的电能质量问题, 其原因为:非线性电力电子原件造成谐波较大;并联补偿装置的投入造成部分谐波放大。

4 谐波的治理

孔庄矿主井原建有一座35 kV变电所, 装机容量为2台12 500 kVA 35/6变压器2台, 由于改扩建的需要, 原变电所设备已不能满足生产需要, 特新建变电所一座, 装机容量为2台25 000 kVA35/6变压器, 考虑改扩建后, 整流设备、变频设备的增加, 电网的谐波问题越来越严重, 设计新变电所时考虑电网的谐波治理问题。

高压静止型动态无功补偿装置 (简称SVC) 是目前国内应用较普遍的一种设备。它可以改善供电网运行条件, 治理电力公害, 提高输、配电系统的可靠性, 抑制系统过电压, 改善其动态特性, 抑制谐波, 减少谐波对电能造成的污染和电压闪变, 稳定系统过电压, 而且能够快速跟踪无功补偿, 提高功率因数。

4.1 控制原理

一般电力系统用户负荷吸收有功功率PL和无功功率QL。

电源提供有功功率PS和无功功率QS (可能感性无功, 也可能是容性无功) , 忽略变压器和线路损耗, 则有PS=PL, QS=QL, 如图1所示。没有无功吸收部分的电网存在以下问题:电网从远端传送无功;负荷的无功冲击影响本地电网和上级电网的供电质量。

因此, 电力系统一般都要求对用电负荷进行必要的无功补偿, 以提高电力系统的带载能力, 净化电网, 提高电网电能质量。

4.2 可调电抗器补偿无功

假设负荷消耗感性无功 (一般工业用户都是如此) QL, 负荷的最大感性无功为Qlmax, 则若取QC=Qlmax, 即系统先将负荷的最大感性无功用电容补偿, 如图2所示。

当负荷变化时, 电容与负载共同产生一个容性无功冲击, QP=QC-QL, 这时, 用一个可调电抗 (电感) 来产生相对应的感性无功QB, 抵消容性无功冲击QC, 这样在负荷波动过程中, 就可以保证QS=QC-QB-QL=0

4.3 可调相控电抗器 (TCR) 产生连续变化感性无功的基本原理

如图3所示, U为交流电压, Th1、Th2为两个反并联可控硅, 控制这2个可控硅在一定范围内导通, 则可控制电抗器流过的电流i和u的基本波形如图4所示。

α为Th1和Th2的触发角, 则有:

i的基波电流有效值为:

式中, V为相电压有效值, V;ωL为电抗器的基波电抗, Ω。

因此, 可以通过控制电抗器L上串联的2只反并联可控硅的触发角α来控制电抗器吸收的无功功率的值。

5 方案实施与效果

油田电网的谐波治理 篇7

随着智能电网技术的发展, 电能质量问题收到了越来越多的重视。目前不仅输电网中的谐波问题受到了广泛的关注, 配电网中的大型、集中谐波源也受到了越来越多的重视。而与我们日常生活关系最紧密的400V电网中, 数量巨大的小型非线性谐波源却还没能受到应有的重视。目前400V公用电网中的主要部分居民用电占用电总需求的12%, 已经是不可忽视的部分, 而美国目前是36%, 这说明我国居民用电还有非常大的增长空间, 从而使得400V公用电网的谐波治理具有现实意义和长期意义[1]。

从另外一个角度看, 目前对400V公用电网的谐波危害和治理的研究国内还很少, 在英国进行了相关类似的抽查分析, 可以在这里作为参考。这个调查侧重于分析由谐波电流、对地泄露电流和电压扰动所造成的计算机停机方面的问题。随机对45家在公共事业、商业和工业方面的用户电气工程师进行抽查, 电能质量问题出现的频率见表1[2]。

注:高是指一年造成的停机事故在12次以上;中是指一年造成的停机事故在1次到12次之间;低是指一年造成的停机事故在1次以下。

从以上数据可知由于谐波造成公用电网停机事故的频率很高, 在所有3类用户每年事故报告在12次以上的均在60%以上, 而每年至少1次事故报告以上的均在80%以上。

因而对400V公用电网谐波的现状和治理进行实证研究具有十分重要的意义。

1 测试点选择和谐波分析

为了更准确掌握400V公用电网的谐波现状, 并使测量点能够更好代表400V电网用户的多样性。云南省曲靖供电公司对其辖区内的4个居民小区配电间、1个商业用户以及1个公共事业用户进行了实际测量。

4个居民小区中, 古城小区是一个相对较老的小区, 居民电器的数量和种类都相对较少, 变频设备数量相对较少;阳光小区是曲靖较高级的小区, 居民电器的数量和种类都比较多, 变频设备也比较多, 由于配电间数量较多故选择了两个负荷率比较高的配电间进行测量;东兴小区的情况则介于古城小区和阳光小区之间;汇宝酒店是集餐饮、住宿和KTV于一体的大型商业场所具有比较强的代表性;广电局的负荷中既包含了一般办公楼负荷如电脑、日光灯和大型空调, 还包括了数据中心和演播大厅等特殊负荷极具代表性。具体测试数据见表2。

本文中的测试用户均为居民用户和商业用户, 测试点选择在变压器400V母线侧。这些用户的具有如下特点:

1) 谐波源设备主要为家用电器;

2) 谐波源设备使用的时段集中;

3) 谐波源设备分散, 数量众多, 单体谐波电流绝对值小。

实际测试数据、电流趋势图和电流畸变率趋势图也体现出相应特点:

1) 谐波电流以3次、5次、7次为主;

2) 家用电器高级的用户、变频设备多的用户谐波畸变率高;

3) 电流畸变率波动很大, 没有规律可循;

4) 谐波电流幅值波动很大, 有一定规律;

5) 谐波电流在用电高峰时段, 也就是晚上6点至9点时及凌晨6点至早8点最高。而汇宝酒店和广电局则分别在晚上8点~11点和办公时间内谐波电流含量最高;

6) 由于曲靖地区, 气候宜人, 夏季并不炎热, 所以基本上没有居民用户安装空调, 否则的话谐波畸变率还可能更高。

2 谐波治理的手段

所谓电流谐波治理就是清除掉电网中非基波频率的其他频率的谐波, 保持电网清洁。电流谐波治理的方法主要有两种:其一是制造针对特定频次谐波的低阻通道, 使得特定频次的谐波全部流过低阻通道, 从而保持电网清洁;另一种就是制造与谐波频率相同、幅值相同但是相位相反的波形, 对电流进行跟踪补偿, 时时刻刻的抵消谐波, 保持电网清洁。

治理谐波的传统手段LC滤波器, 采用的就是第一种方法。LC滤波器也称为无源滤波器, 是由滤波电容器, 电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置, 与谐波源并联, 除起滤波作用外, 还兼顾无功补偿的需要。LC滤波器又分为单调谐波滤波器、高通滤波器及双调谐滤波器等几种, 实际应用中常用几组单调谐滤波器和一组高通滤波器组成滤波装置[3]。其原理为通过LC电路谐振原理, 制造针对特定次数谐波的低阻通道, 使得该次谐波通过此LC电路, 从而达到滤波的目的。

以单调谐滤波器为例, 滤波器对n次谐波 (ωn=nωs) 的阻抗为

式中, 下标fn表示第n次单调谐滤波器。

应用L、C串联谐振原理, 当谐振次数n为

则

也就是此回路阻抗最小, 所以n次谐波由此回路分流, 而其他次谐波

所以分流也很少。从而无源滤波器达到了滤波的效果。

高通滤波器和双调谐滤波器的工作原理基本和单调谐滤波器相同, 区别在于高通滤波器主要和单调谐滤波器配合使用, 用于滤除某一频次以上的其他频次谐波, 而双调谐滤波器则主要用于滤除两个频次的谐波, 例如3次和5次谐波, 但由于参数配置难度很大, 所一般很少应用双调谐滤波器。一般情况下无源滤波器配置为若干个单调谐滤波器和一个二阶高通滤波器, 如图4所示。

无源滤波器的优点很突出:结构简单、造价低。

无源滤波器的缺点更突出:

1) 只能补偿特定频率的谐波电流, 当负荷变化导致谐波电流成分变化时无法进行补偿;

2) 无源滤波器的补偿特性受电网阻抗特性的影响, 当系统阻抗变化时, 滤波效果变差;

3) 电网中接入新的谐波源时, 可能导致无源滤波器过载, 甚至设备损坏;

4) 在特定频率下, 可能发生LC电路和电网阻抗间的并联谐振, 使得电网中的谐波源注入LC电路, 导致滤波失效, 甚至设备损坏。

对比无源滤波器的缺点, 有源滤波器, 即APF:Active Power Filter, 具有更多的优点。APF是基于瞬时无功功率理论研究发展而来。APF设备利用瞬时无功功率理论检出负荷的当前时刻谐波成分, 然后利用逆变技术发出需要补偿的谐波电流;它相当于一个谐波发电机。

APF进行谐波补偿的工作原理是设备的控制系统首先通过测量电路获得接入点电压、负荷电流、设备输出电流、补偿后的系统电流、直流电容器电压等信号, 利用测量所得信号检出负荷电流的各次谐波分量等补偿量, 作为设备的输出电流参考信号, 进而控制系统的数字信号处理器根据电流参考信号计算得出对逆变器的PWM控制脉冲, 并通过控制电路驱动逆变桥的电子开关器件 (IGBT) , 从而输出相应的谐波等补偿量, 实现补偿功能。APF设备工作的电路原理如图5所示。

基于APF的工作原理, 所以其具有如下优点:

1) 跟踪谐波电流的变化情况进行补偿, 从而不会因负荷特性变化而导致补偿失效;

2) 可以同时滤除多次及高次谐波;

3) 不会引起并联谐振, 没有影响电网稳定运行的风险;

4) 在滤波的同时兼顾无功补偿, 保证功率因数在0.95以上。

由于所选测量点的电流谐波分量变化剧烈, 且毫无规律可循, 可预测无源滤波器无法达到很好的滤波效果。且根据实际工程经验, 居民小区配电房常规配置的电容补偿装置经常由于谐振导致电容故障, 甚至影响居民正常用电。故本项目选择有源滤波器进行谐波治理。

在测量点的母线加装相应容量的APF投入运行后, 在加装前进行测量的统一测试点进行了谐波数据的测试, 得到数据如表3所示。

3 结语

通过对比表2、表3治理前后的数据可知各次谐波畸变率均得到了很大程度的抑制。通过表4中的对比数据可知, 各治理点的总谐波畸变率下降了50%到80%不等, 治理后的最高谐波畸变率在6%以下;在有效治理谐波畸变率的同时, APF设备将平均功率因数由0.88提高到了0.97;并有效降低了大部分测试点的零线电流。

以上数据表明, 在400V公用电网配电室加装APF设备, 至少将带来如下收益:

1) 抑制谐波电流, 从而有效减少谐波对变压器造成的损害, 延长了变压器寿命。降低由于谐波产生的线损增加。减少5, 7次谐波流入上级电网, 避免造成谐波污染的进一步危害;

2) 降低三相不平衡度, 减小零线电流。大大降低了由于零线电流过大造成的由于零线过热而发生火灾的风险。

3) 减少谐波对居民用电设备的损害, 有效延长居民用电设备寿命, 减少因谐波带给用户的经济损失, 社会效益显著;

4) 大大降低了400V居民用户的无功占用, 提高了居民用电的电能质量, 降低了设备故障率, 节约了电网投资, 具有显著的社会效益。

参考文献

[1]王葵, 李建超, 潘贞存, 侯源红, 吴钦坊.居民用户谐波调查及仿真分析[J].电力系统保护及控制, 2008, 36 (22) :88-103

[2]汤玉明.住宅小区公用电网谐波治理方案[J].电力需求侧管理, 2010, 13 (1) :49-52