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电力谐波治理的基本方法


2017-04-28 10:24   点击:39
                        目前谐波治理的基本方法有以下三种,在治理过程中又可以采用变电所集中治理和非线性用电设备处分散治理两种方法。按谁污染谁治理的原则,应该在非线性用电设备处分散治理。但对于电脑,彩电,节能灯等民用设备,则只能进行集中治理。
  1、减少非线性用电设备与电源间的电气距离。也就是减少系统阻抗,换句话说就是提高供电电压等级。例如,在丽水电业局的遂昌钢厂就取得了不错效果,该钢厂原是用35kV供电,由两个110kV变电所各架设一回35kV专线供电,而它的主要用电设备是电弧炉,虽然进行了五次、七次谐波治理,但在110kV的 35kV母线上测得谐波分量仍接近或稍超国家标准。但在丽水局在遂昌新建了一个220kV变电所而且离该钢厂仅4km左右,用5回35kV专线供电,使 35kV母线的谐波分量控制在国家标准以内,此外该厂还使用了较大容量的同步发电机,使这些非线性负荷的电气距离大大下降,使该厂生产的谐波对电网的危害性下降,这种方法投资是最大的,往往需要和电网发展规划相协调。
  2、谐波的隔离。非线性用电设备产生的谐波,它不仅直接影响到本级电网,而且经过变压器后,还会影响到上几级电网。如何把这些非线性用电设备产生的谐波不影响或少影响其他几级电网,这也是谐波治理的一个基本方法。这一方法在电网中广泛采用,发电机发出的电能经过Y/△、Y0/△、Y0/Y等接线组别的变压器,把发电机产生的三次、九次等零序分量的谐波与上级电网隔离开来,因此在 110kV以上高压电网上,三、九次谐波分量很小,几乎是零。而10kV由于大多数配变为Y/Y0接线,35kV也有少量Y/Y0接线的直配变,因此在 10kV和35kV系统中三、九次谐波分量会比高压电网大。为了减少低压对10kV电网的影响,我局现在10kV配电系统中推广使用了D,yn11接线组别的配电变压器,有效的减少了三、九次谐波的影响。
  3、安装滤波器。目前对变电所侧和用户侧谐波治理的方法,多采用安装滤波器来减少谐波分量。滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两大类。
  有源滤波器的基本工作原理是把电源侧的电流波型与正弦波相比较,差额部分由有源滤波器进行补偿,这是谐波治理的发展方向。目前由于功率电子元件容量做不大、电压做不高,而且成本很高,因此在现阶段不可能大量推广应用。随着科学技术的发展,功率电子元件的成本下降,这一技术一定会在谐波治理上占主导地位的。
  无源滤波器是通过L、C串联或并联,使其在某次谐波产生谐振,当发生串联谐振时,使滤波器两端该次谐波的电压很小,几乎接近零,这类滤波器往往接在变压器的二次侧出口处,从而使变压器的一次侧该次谐波的分量也很小,达到对该次谐波治理的目的。串联无源滤波器多用于对五、七、十一次谐波治理中,而且往往同时采用两组以上滤波器,谐振在五、七次,同时起补偿电容器组的作用。目前,在电力行业中,它多用于35kV和110kV变电所的10kV母线上,两组滤波器中的电容器容量大于变电所无功补偿容量,串联电感后,谐振在五、七次谐波频率中,使无源滤波器一物二用,具体计算公式如下:
  当无源滤波器中,L、C串联谐振在n次谐波频率时, 。
  电容器和电感在工频时的参数:
  Xc=n2XL得,当n=5时,Xc=52XL=25XL
  Uc=1.04U,Qc=1.04QLC
  当n=7时,Xc=72XL=49XL,Uc=1.02U,Qc=1.02QLC
  一般在电容器无串联电感时,电网额定电压为10kV,变压所母线电压在10.5kV以上,电容器额定电压多选用11kV/ 。因此,用整治五次谐波的滤波器电容额定电压就常选取11.5kV/ 或12kV/ ,用来整治七次谐波的滤波器电容额定电压就常选取11kV/ 。
  但是由于计算精度和电容器、电感器的制造精度等原因,若按计算结果数据来配备,在标准化审查时就通不过,为了保证串联滤波器能在五、七次谐波频率时谐振,我们要求电感有一定的调节范围,从而确保滤波器能正常工作。具体调试方法如下图,调节电感,在谐波分析仪中该次谐波值最小时,则认为滤波器已调试成功。

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