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谐波的处理分析

文章出处:安高电气人气:-发表时间:2018-05-24 16:31【
摘要 : 伴随先进工厂的配电系统在规模上的扩大,滋生了许多不间断式电源、高低压的变频式装置以及其他设备等,这些配电设备提升了我国配电系统在自动化、智能化方面的性能,其中非线性特性为配电系统带去了较为严重的谐波影响。

伴随先进工厂的配电系统在规模上的扩大,滋生了许多不间断式电源、高低压的变频式装置以及其他设备等,这些配电设备提升了我国配电系统在自动化、智能化方面的性能,其中非线性特性为配电系统带去了较为严重的谐波影响。在日常生活实际中,人类在认知谐波问题上主要是其自身在实现配电过程中产生的诸多危害。为此,国家配电网应高度且深入地钻研工厂对谐波问题的处理,以此全面提升工厂内部系统中的配电质量以及配电设备运行的安全性能。 


1工厂配电过程中谐波的产生机理 


其配电系统产生谐波的原因主要是与系统内部的大量非线性电量负荷密切相关,主要来源于电阻、电容以及电感等元器件,还包括具有高频性能的电子电力元器件等。针对工厂而言,其硅制整流器和变频设备等都含有电弧,而变压器等内部铁芯由于具有相应的磁饱和、暂态放电等工作特性,致使配电系统增加了谐波产生率。因此,在该运行状态下,必然使设备的电流工作波形为正弦以及其谐波频率是基波频率的整数倍等。谐波不仅威胁了工厂的配电质量,还提升了其输电线路在功率方面的损耗率,进而致使配电系统应用的仪表在测量环节中产生误差,使工作电机产生过多额外的热量,影响了配电设备的正常使用年限。 


2谐波在工厂实现配电过程中的主要危害  


基于谐波在工厂配电实现过程中的严重危害性,干扰了输电线路安装保护、测度等。在配电设备中安装的电磁继电器元器件等,来自谐波干扰致使配电设备出现误动、拒动,因而突显了谐波干扰对工厂配电系统内部的安全、稳定运行造成严重威胁,同时对变压器设备的危害是损耗了铜元件、铁元件等自身使用寿命。然而,谐波的噪音会影响工厂周边环境,进而还会干扰工作者正常工作。此外,谐波给设备带去过多热量,严重损坏了设备,加速了其老化速度。谐波又影响了电能表在测量中的精准度,导致其测量结果的混乱。然而,其谐波最严重的危害是威胁人类健康,通过刺激人体细胞致使心脏、大脑等遭受严重危害。 


3对谐波处理方法的具体分析   


根据当前电力运行形势分析,其工厂配电的系统在处理谐波问题时应从多途径展开分析,通过控制谐波的高低产生源、优化与完善配电内部系统、加装抑制谐波的相关装置三方面落实;从原理展开分析,可将其分为主动型、被动型两种,其中主动型是在设计原理上不会产生谐波的变流配电设备,然而被动型则在当前配电系统的内部空间上加装能够滤除谐波的处理装置,因此综合处理方法的分析包含以下两点: 


3.1 提升其配电内部的系统功率 


  • 运用提升自然功率法

所谓的自然功率法主要是在配电系统的筹划与构建前夕,在源头上考虑运用无功功率,进而提升自然功率。因此,要求工厂的配电系统在筹划、设计的过程中,需进行严格的配电实况考察,并要做好与之对应的配电容量分析等。还应综合工厂配电的系统扩容、扩建等方面,以此避免由于设备的大功率消耗、高频运行等问题带来的不良影响,最大程度地实现自动控制的配电工作指标。 


  • 加装一些无功补偿的处理装置

虽然运用自然功率提升法在源头上大大提升了配电系统内部的功率,但是配电系统内部的配电质量有待完善,这需在其内部空间上加装一些具有无功补偿性能的处理装置。针对系统内部的负载集中区,通常在理论上运用并联式的电容法去实现快速无功补偿的工作,以此高效降低该负载集中区在不断交换能量同时所产生的一些无功功率,同时还能稳定配电系统的内部电压。其谐波补偿具体措施有三种:个别补偿,针对钢铁厂或是机械厂一类需大功率配电的部分工厂,必然会运用大功率的电机设备去实现配电工作,而这些大型设备会在工作中产生大量的无功功率,因此必须通过个别补偿的处理方式去实现系统功率的提升规划,其加装一些单机式的无功、电容补偿装置是最佳选择;分组补偿,该措施是当前众多工厂实现安全配电的常用方式之一。它主要先把线路分支,而后根据分支采取分组实现补偿。在该种方式之下能把无功补偿的设备有针对性地安装在线路的前端,提升了线路的整体运行功率,进一步实现了高效率补偿;集中补偿,该种方法比较适用于较大型的工厂降压、变电所当中,主要对高低压的母线进行集中式补偿。通过加装动态、无功式补偿处理装置,全面提升工厂配电的总质量。 


3.2 运用谐波抑制的良好措施 


  • 被动抑制的处理技术

该种被动抑制的处理技术实现抑制有三种方法: 


通过加装一个无源的滤波器,由于该滤波器具有较低成本的特点,因此其是补偿方法中最普遍的一种。它通过R、C、L等进行组合形成并联且低阻的电力通路,并把C、L以并联方式接入对应整流器元件的输入端。运用C元件维护直流电压的稳定性,运用L元件降低脉冲直流。 


通过加装一个有源的滤波器,将其加装在与谐振频率的周边,进而将其等效成为一个并联电力网络且具有无穷大的导纳。其中有源的滤波器在结构上包含一个交流逆变桥和一个直流逆变桥,和一个谐波同时接入电路中。

      

与此同时,电力有源的滤波器并联连接是运用能够产生相反电流负载的谐波,去起到抑制并消除谐波的良好电力作用。因此,它相当适合于L型的负荷谐波实现滤除工作。纵观现今的电力市场做出理性分析,其技术已经走向成熟轨道,尤其是在工厂的配电方面普及应用。但是由于其有源的滤波装置自身具有强大的容量,因此该滤波装置的选用涉及了较高费用。然而串联方式有源的滤波装置是运用能够产生相反电压负载的谐波进而被动抑制了谐波,因此该种装置主要用于与C式二极管的相应整流回路当中,同时就也展现了其应用的限制性。 


通过加装一些混合式的滤波器,其具有多种组合的可行性方案。方案主要有:(1)并联APF、PF;(2)串联APF、并联PF;(3)APF、PF双重串联共同接入系统;(4)APF的串联、并联方式进行混合。基于APF在实现滤波工作时的灵活性、良好的控制塑性、响应度等,有力避免了来自系统内阻抗的相对干扰。故滤波装置的多种混合方式具有较强的应用和动态补偿的能力,但其高昂的配置造价、价值较大的系统损耗等缺点,相对制约了该滤波器在配电系统中的大量应用。而后伴随半导体在技术上的飞跃以及对IGBT的扩用,滋长了该滤波器的应用与发展火焰,并为其发展前景提供了有利条件。 


  • 主动抑制的处理技术

该种处理技术与被动抑制进行对比,其主动抑制的处理技术应用了较多大功率的电力、电子元器件,其中包括多脉动的整流、多电平、变流技术以及脉宽的调制技术。多脉动的整流主要分为12、24两种脉动去降低谐波的电流;多电平、变流技术叠加了方波电压、电流波形,进而使内部电压、电流能够接近正弦值,以便达到调整为理想波形目的;脉宽的调制技术依附于傅里叶的级数理论,通过控制输出波形的变换时间实现了谐波、基波的转换。 


4针对工厂配电产生谐波进行处理的切实意义   


由于谐波危害的严重性,致使对谐波问题进行处理已经成为工厂配电工安全落实的重点内容。当配电系统产生非线性的配电负荷时,其配电设备以及负荷在实现电量传递、变换、吸收等过程中提供的有限基波能量时,将部分能量转换成谐波相应能量,进而向配电系统输送较多量的谐波。其谐波的存在降低了配电厂生产的电能在传输过程中的使用效率,使设备在过热运行、振动以及噪声情况下,绝缘部位出现了老化现象,缩短了使用周期,进而引发配电事故等。因此,为了工厂实现安全配电的工作目标和从确保系统的稳定运行等多角度分析,对配电产生的谐波实施有针对性、合理性的处理,将谐波危害降至最低,控制在有限范围内,有利于为工厂的配电系统提供高质量的运行环境。该处理工作是目前电厂配电工作的首要任务,其处理工作的落实在电力工作中具有重要影响意义。 


结语 


我国当前社会用电趋势向高效率、高质量方向稳定发展,故此提升了对配电过程中谐波问题处理的重视度。通过了解谐波给人类、配电系统带来的诸多危害以及来源等,相继提出了有效的处理方法。将新型的电子元器件推广至配电系统的抑制谐波装置中,以此增强其系统内部非线性、复杂性。通过积极落实处理谐波工作,大大提升了配电系统的电能充分运用效率。只有持续完善工厂的配电质量,才能使电力事业为社会提供更好的配电服务。


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