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  • 發布時間: 2017 - 11 - 21
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  • 發布時間: 2017 - 10 - 13
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  • 發布時間: 2017 - 12 - 04
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諧波抑製,智能小區配電係統電能質量改善技術探討!

日期: 2019-04-02
瀏覽次數: 19
來源: 諧波抑製
作者:
發布日期: 2019-04-02
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諧波抑製,智能小區配電係統電能質量改善技術探討!

 

 

分將多元化信息服務與管理、物業管理與安防、諧波抑製住宅智能化係統集成,為住宅小區的服務與管理提供高技術的智能化手段,諧波抑製在實現快捷高效的超值服務與管理,提供安全舒適的家居環境的同時也對配電係統的電能質量提出更高的要求。

 

  智能小區利用現代4C(即計算機、通訊網絡、自控、IC)技術,通過有效的傳輸網絡,將多元化信息服務與管理、物業管理與安防、住宅智能化係統集成,為住宅小區的服務與管理提供高技術的智能化手段,在實現快捷高效的超值服務與管理,提供安全舒適的家居環境的同時也對配電係統的電能質量提出更高的要求①。

 

  1.引言

 

  近年來,諧波抑製智能建築技術有了新的發展,人們把智能建築技術擴展到一個區域的幾座智能建築進行綜合管理,再分層次地聯接起來進行統一管理,這樣的區域稱為智能小區。住宅小區智能化是目前國內、外住宅建設領域和信息產業領域非常熱門而又前沿的話題,也是能否實現住宅產業信息化的關鍵問題。

 

  智能小區利用現代4C(即計算機、通訊網絡、自控、IC)技術,通過有效的傳輸網絡,將多元化信息服務與管理、物業管理與安防、住宅智能化係統集成,為住宅小區的服務與管理提供高技術的智能化手段,在實現快捷高效的超值服務與管理,提供安全舒適的家居環境的同時也對配電係統的電能質量提出更高的要求。

 

  2.智能小區配電係統電能質量問題

 

  2.1.無功功率問題

 

  在智能小區的配電係統中使用了大量的感性負載,感性負載(如日光燈、水泵等)在運行過程中需要消耗大量的無功功率,造成配電係統產生如下問題:諧波抑製

 

  (1)降低發電機有功功率的輸出。

 

  (2)降低輸、變電設備的供電能力。

 

  (3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

 

  (4)造成低功率因數運行和電壓下降,使電氣設備容量得不到充分發揮。

 

  2.2.諧波抑製問題

 

  造成係統正弦波形畸變、產生諧波的設備和負荷稱為諧波源。一切非線性的設備和負荷都是諧波源。現代智能建築中諧波主要來自於兩方麵,一是公用電網本身具有一定的諧波含量和配電變壓器作為諧波源產生的諧波,由網側傳輸至配電係統;二是大量非線性負荷形成的諧波抑製(如電動機、變壓器、電子設備、自動控製裝置、開關電源、電子式熒光整流器、家用電器等)導致配電係統的電壓、電流發生畸變,產生諧波。

 

  家用電器單個容量不大,但數量很大且散布於各處,其所產生的諧波造成的汙染不容忽視,一般家用電器所產生的高次諧波電流含量如下表所示。隨著家用電器的發展,其產生的諧波汙染已日益成為不可忽視的問題。

 

常用家用電器所產生的諧波抑製電流含量(%)

 

  當電力係統向非線性設備及負荷供電時,這些設備或負荷在傳遞、變換、吸收係統發電機所供給的基波能量的同時,又把部分基波能量轉換為諧波能量,向係統倒送入大量的高次諧波,使電力係統的正弦波形畸變,電能質量降低,損壞係統設備。威脅電力係統的安全運行,增加電力係統的功率損耗等,給係統帶來危害。

 

  諧波抑製對公用電網和其他係統的危害大致歸納為以下幾個方麵:

 

  (1)諧波使公用電網中的元件產生附加諧波損耗,降低發電、輸電及用電設備

 

  的效率,大量的3次諧波流過中性線時會使線路過熱甚至發生火災。

 

  (2)諧波抑製影響各種電氣設備的正常工作。諧波對電機的影響除引起附加損耗外,還會產生機械振動、噪聲和過電壓,使變壓器局部嚴重過熱。諧波會使電容器、

 

  電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短,以至損壞。

 

  (3)諧波會引起公用電網中局部的並聯諧振和串聯諧振,從而使諧波放大,這

 

  使上述(1)(2)的危害大大增加,甚至引起嚴重事故。

 

  (4)諧波抑製會導致繼電保護和自動裝置的誤動作,並會使電氣測量儀表不準確。

 

  (5)諧波抑製通過電磁感應和傳導耦合等方式對鄰近的通信係統產生幹擾,輕者產

 

  生噪聲,降低通信質量;重者導致信息丟失,使通信係統無法正常工作。

 

  3.諧波抑製和無功的抑製方法

 

  3.1諧波抑製

 

  諧波抑製電流已經對電力係統和供電係統產生了嚴重危害,必須采取有效的治理

 

  措施。就目前的情況而言,解決電力電子裝置諧波問題的主要方法可以分為以下

 

  兩大類:

 

  一種是主動型諧波抑製方案:即對電力電子裝置本身進行改進,使其不產生諧波,或根據需要對其功率因數進行控製。主動型諧波抑製方案常用的方法包括增加整流器的相數、使用脈寬調製法,采用多電平變流技術和加裝功率因數預調整器等,這種方法能從根源上解決諧波問題,濾波效果好。

 

  主動型諧波抑製方案僅適用於電力電子設備類諧波源。其主要問題還在於成本高、效率低,並可能影響設備的可靠性。同時,電力電子係統中高功率因數整流器的高頻率PWM載波信號產生高次諧波,還會導致高電平的傳導和輻射幹擾.

 

  因此在設計主動型諧波抑製方案時,必須用EMI濾波器將高次諧波信號從係統中濾除,防止它們作為傳導幹擾進入電網,還要利用屏蔽防止它們作為輻射幹擾進入自由空間,對空間產生電磁汙染。

 

  另一種是被動型諧波抑製方案:即諧波負載本身不加改變,而是在電力係統或諧波負載的交流側加裝無源濾波器、有源電力濾波器等裝置,通過外加設備對電網實施諧波補償,但是無源濾波器濾除效果差,並且隻能針對單獨某一次進行濾除,所以行業內大多選用有源電力濾波器進行諧波補償。

 

  3.2無功補償技術

 

  無功補償裝置采用電容器串聯一定電抗率的電抗器進行安全補償,既能補償無功功率,同時能抑製諧波被放大,是目前無功補償的主要技術。

 

  4.動態濾波補償裝置的工作原理

 

  動態濾波補償裝置基於柔性輸配電技術開發的創新一代產品,將有源濾波與無源濾波補償技術有機結合,突破傳統應用,在有效降低成本的同時,實現的濾波補償效果。裝置的工作原理分為兩個部分,即無功補償裝置的工作原理和有源濾波器的工作原理,具體如下所述:

 

  4.1無功補償裝置補償原理

 

  無功補償裝置采用電容器串聯電抗器的方式,使其在一定頻率下形成低阻抗回路,通過自動功率因數控製器控製電容器單元投切,從而達到無功補償和抑製諧波被放大的功能,根據諧波階次不同,可分為抑製三次諧波(電抗率為12%~14%)和抑製五次諧波(6%~7%)兩種形式;根據投切單元不同可分為接觸器投切(靜態補償)和晶閘管投切(動態補償)。由於智能小區中使用的負載多為單相設備,而單相設備會產生三次諧波,因此在智能小區中通常抑製三次諧波的電抗器來進行無功補償。

 

  4.2有源濾波器濾波原理

 

  有源濾波器,采用現代電力電子技術和基於DSP器件的數字信號處理技術製成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流,並將模擬電流信號轉換為數字信號,送入高速數字信號處理器(DSP)對信號進行處理,將諧波與基波分離,並以脈寬調製(PWM)信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈衝,驅動IGBTIPM功率模塊,生成與電網諧波電流幅值相等、性相反的補償電流注入電網,對諧波電流進行補償或抵消,主動消除電力諧波。是目前諧波治理行業主要設備。其主要技術優勢如下:

 

  1.雙向調節功率因數

 

  2.強大的濾波功能,可以濾除係統中2~50階次諧波

 

  3.可濾除中性線上諧波

 

  4.良好的動態響應時間,其響應時間為300微秒

 

  5.動態分相補償諧波,可以改善係統的三相不平衡現場

 

  動態濾波補償裝置將安全補償和有源濾波裝置進行完美結合,通過控製係統協調二者之間的工作邏輯,實現在無功補償和有源濾波器的雙重功能,與原有的補償裝置和有源濾波器同時安裝相比其優勢如下:

 

  1.控製方式靈活

 

  將有源濾波與無源濾波補償技術互補,用一個控製器來靈活設置無功補償的動態範圍及濾除諧波的容量;自動跟蹤負荷變化,分相無輸出容性或感性無功電流

 

  2.響應速度快,補償精度高

 

  利用有源單元可以產生雙向無功電流的特性,實現遠遠超出晶閘管投切速度的動態無功補償;並且可實現分相無調節。

 

  3.較高的性價比

 

  無源濾波裝置能濾除一定的諧波及補償無功,有源裝置不僅具有動態諧波濾除功能,還具有快速分相無功補償功能,在保證濾波效果的同時,有效降低有源濾波單元的容量

 

  4.工業化結構設計

 

  將有源濾波和無源濾波集成在一個櫃內,結構緊湊、占地麵積小、裝置效率高且自身功耗低

 

  5.智能監控

 

  大屏幕HMI人機界麵、工作狀態一目了然,故障自動診斷;具備遠程通訊接口,可實時遠程監控

 

抑製諧波式電氣火災監控裝置,新技術研討會召開!

 

 1218日,由應急管理部消防產品合格評定中心主辦、河南省消防總隊承辦的“抑製諧波式電氣火災監控裝置”新技術成果專家研討會在鄭州舉行,來自全國各地的專家探討了該成果在技術、應用、推廣等層麵的可行性。

 

  近年來,我國30%以上的火災是電氣火災,在重特大火災中,這個占比達到70%。“抑製諧波式電氣火災監控裝置”適用於電氣諧波含量大、電能質量低、電氣火災隱患嚴重等複雜供用電環境,可以實時對被保護的用電環境進行監控,針對由諧波引起的電氣火災隱患及時發出預警提醒,並在自身容量範圍內抑製諧波,在不影響用戶用電的情況下使其諧波含量降低至安全用電範圍內,從而有效減少電氣火災隱患。

 

  諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數倍的電量,一般是指對周期性的非正弦電量進行傅裏葉級數分解,其餘大於基波頻率的電流產生的電量。在變頻空調、電梯、LED照明、電子顯示屏、充電器等用電設備工作時,會產生大量諧波電流。它的存在會導致中線電流過載、電纜絕緣老化加快、電纜升溫過高、電磁輻射及幹擾增大、電磁損耗和渦流損耗增加、電池充電時溫升加劇等結果,容易導致電氣火災。例如,正常充電情況下,電動車充電器的溫度為38.6°C,存在諧波的充電情況下,電池的溫度將達到59.1°C

 

  “抑製諧波式電氣火災監控裝置,以應急管理部消防救援局科技處副處長餘威為主任委員,應急管理部沈陽消防研究所檢驗中心副主任丁宏軍、河南省土木建築學會建築電氣專業委員會主任委員段玉榮為副主任委員的專家委員會,聽取相關情況介紹,審閱了產品技術資料,進行了質詢與研討,並對該類產品的推廣和製訂河南省地方標準《抑製諧波式電氣火災監控裝置技術要求》等事宜提出了相關建議。

 

  以抑製諧波式電氣火災監控裝置為核心構建的智慧式全參數電氣火災監測抑製係統,通過全麵監測用電係統中全部的電氣參數,進行大數據分析、判斷預警,通過物聯網雲平台實現數據共享,與智慧消防和智慧城市實現無縫對接。同時,產品突破性的實現了在不影響用戶用電的情況下,悄無聲息的通過調整、治理被用電設備汙染的波形,淨化電網電能質量,從而解決了用電過程中的過負荷問題和發熱問題,自發、主動、悄無聲息的將電氣火災隱患消滅在萌芽狀態,有效保障了人民的生命財產安全,造福了社會,真正做到了“零”影響、“零”損失。

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