諧波治理的經驗分享?

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電網運行效率影響著電網的效益和能源的有效利用,而諧波是導致電力損耗增加,供電質量下降的重要因素。本文探討了諧波的基本性質和測量方法,對配網中諧波的來源和危害進行了分析,並提出了治理諧波的技術方法和措施。

方法/步驟

一、諧波的基本特性和測量

1.1 諧波的概念

諧波是一個週期電氣量的正弦波分量,其頻率是基波頻率的整數倍數。理論上看,非線性負荷是配電網諧波的主要產生因素。非線性負荷吸收電流和外加端電壓為非線性關係,這類負荷的電流不是正弦波,且引起電壓波形畸變。週期性的畸變波形經過傅立葉級數分解後,那些大於基頻的分量被稱作諧波。

非線性負荷除了產生基頻整次諧波外,還可能產生低於基頻的次諧波,或高於基波的非整數倍諧波。電力系統中出現系統短路、開路等事故,而導致系統進人暫態過程引起的諧波,將不歸屬諧波治理的範疇。

1.2 諧波的類型

諧波按其性質和波動的快慢可分成四類:準穩態諧波、波動諧波、快速變化的諧波和間諧波四類。因其多樣性和隨機性,在實際工作中,要精確評估諧波量值非常困難,所以在IEC 6100一4一7標準中對前三類諧波進行了規定.推薦採用數理統計的方法對諧波進行測量。

國標GB/T 14549一1993採用觀察期3。有效測量的各次諧波均方根值的95%概率作為評價諧波的標準。為簡便實用,將實測值按由大到小的方式排序,在捨去前5%個大值後剩餘的最大值,近似作為95%的概率值。

1.3 諧波的測量

通常採用諧波測試儀來監測和分析諧波。一般來說,將用戶接人公用電網的公共連接點作為諧波監測點,測量該點的電壓和注人公共電網的電流後,通過對電壓和電流的分析,取得諧波測量資料。

電網中諧波源定位,一般採用功率方向法和瞬時負荷參數分割法。而諧波模型分析的方法一般有三種:非線性時域仿真、非線性和線性頻率分析。三種方法的相同點是對電網作適當的線性化處理,只是在處理非線性設備時採取了不同的模擬方式。

二、配網中的諧波源

2.1輸變設備

輸電和配電系統中存在大量的電力變壓器。因變壓器內鐵心飽和,磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位於磁化曲線近飽和段上等諸多因素,致使磁化電流呈尖頂形,內含大量奇次諧波。變壓器鐵心飽和度越高,其工作點偏離線性就越遠,產生的諧波電流就越大,嚴重時三次諧波電流可達額定電流的5%。

2.2用電環節

用電環節諧波源更多.晶閘管式整流設備、變頻裝置、充氣電光源以及一定量的諧波都能產生。

晶閘管整流技術在電力機車、充電裝置、開關電源等很多方面被普遍採用。它採用移相原理,從電網吸收的是半周正弦波,而留給電網剩下的半周正弦波,這種半周正弦波分解後能產生大量的諧波。有統計表明,整流設備所產生的諧波佔整個諧波的近40%,是最大的諧波源。

變頻原理常用於水泵、風機等設備中,變頻一般分為兩類:交一直一交變頻器和交一交變頻器。兩者均採用相位控制技術,所以在變換後會產生含複雜成分(整次或分次)的諧波。因變頻裝置一般具有較大功率,所以也會對電網造成嚴重的諧波汙染。

三、諧波在配網中的危害

諧波對於配電系統的影響,表現在對線路上所配置的保護及測量設備的影響。因這些設備一般採用電磁式繼電器、感應繼電器元件,容易接受諧波干擾而誤動和拒動,系統中存在的不明原因的誤動和拒動,與諧波不無關係。所以諧波超標,會嚴重威脅配電系統的安全穩定運行。

此外,諧波會通過靜電感應、電磁感應以及傳導等多種方式禍合進通訊系統,影響它們的正常運行。對於人體,諧波會刺激人體細胞,使正常的細胞膜電位發生快速波動或可逆的翻轉,當這種波動或翻轉頻率接近諧波頻率時,會影響人體大腦與心臟。

四、諧波的治理措施

4. 1加強標準和相應規範的宜傳貫徹。IEC 6100以及國標GB/T 14549一1993,對於諧波定義、測量等進行了宜傳,明確諧波治理是一項互感互利、節能增效,是保證電網和設備安全穩定運行的舉措;

4.2主管部門對所轄電網進行系統分析,正確測量,諧波源位置和產生的原因,為諧波治

理準備充分的原始材料;在諧波產生起伏較大的地方,可設置長期觀察點,收集可靠的數據。對電力用戶而言,可以監督供電部門提供的電力是否滿足要求;對於供電部門而言,可以評估電力用戶的用電設備是否產生了超標的諧波汙染。

4.3針對諧波的產生和傳播的特點,採取相應的隔離、補償和減小措施。在配電網中,主要存在的是三次諧波汙染,可以在諧波檢測的基礎上,通過適當加裝濾波設備來減小諧波注人電網。對於各種電氣設備的設計者,在設計初始,就要考慮其設備的諧波汙染度,將諧波限制在標準允許的範圍內。

4.4加強管理,多方出資,共同治理。諧波的治理,需要大量的投資,不能僅僅靠供電部門,要調動電力供需環節中的各個方面,在分清諧波來源基礎上,走共同治理之路。

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