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谐波治理及无功补偿装置(电网谐波治理和无功补

来源:www.xrdq.net   时间:2023-01-17 08:34   点击:278  编辑:admin   手机版

1. 电网谐波治理和无功补偿技术及装备

从根本上来说是不能省电的。但是我们在分析设备是否节电,需要抓住2个核心点:

第一:只有被浪费掉的电才能够被节省;

第二:只有多交的那部分电费才能够被节省。

所以我们通过这两个核心点进行简单的分析:

1、通过谐波治理,减少了无功分量,也就可以减少用户变压器到负荷之间的视在功率(视在电流),那么,可以减少用户在设备上的投入。很简单的例子,比如你以前的变压器是500KVA才能满足要求,减少谐波后,可能315就能满足,其他如电缆、断路器等等都可以相对的减少,那么实际的投入是不是也就变少了呢?

2、产生谐波大的地方很容易对设备产生不利影响,特别是电子设备和补偿电容器组。严重的会引起电子设备无法工作,以及补偿电容器组损坏。

3.无功分量过大,供电局是会罚款的。也是一笔投入。

那么,谐波治理能不能节电呢?我们用上面给出的两个核心点来分析一下。

第一,先分析清楚,谐波电流造成了什么浪费?谐波电流造成的电能浪费主要是线路的损耗,包括变压器的损耗。这部分损耗是作为有功功率体现在电表上的。如果降低了这部分损耗,就能够减少电表的读数,因此就能够节省电费。

第二,电力公司是不是像收取功率因数调整费那样对谐波电流导致的功率因数低收取了费用?事实是,电力公司并没有收取这部分费用。因此,治理谐波,不能够节省更多的电费。

因此,可以得出结论:谐波治理可以将线路的损耗降低,从而节省一些电费。注意这里的前提条件,就是要减少线路上的谐波电流才能够达到降低线路损耗的目的,因此,谐波滤波器必须安装在谐波源处。如果仅仅在变压器的下端安装一台滤波器,则起不到节电的效果。

2. 谐波对无功补偿产生什么影响

1)变压器电流谐波将增加铜损,谐波电压将增加铁损,其综合结果就是使得变压器的温度上升。谐波还可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振,从而产生噪声污染。

2)变频器当变频器输入电压发生畸变,输入电流峰值增大,就使得变频器整流二极管及电解电容负担加重,容易产生过电压或者过电流,导致变频器的运行不正常。由于变频器属于电力电子装置,很容易感受谐波失真而误动作,从而影响变频器的工作性能和使用寿命。

3)电动机电机绕组存在杂散电容,谐波主要引起电动机的附加发热,导致电动机的额外温升,使得电动机的机械效率下降。谐波的产生还会引起绕组不均匀处过热导致的绝缘层损坏、电机转矩脉冲及噪声的增加。

4)供电线路高频谐波电流使线路阻抗随着频率的增加而提高,对供电线路产生了附加谐波损耗,造成电能的浪费,并且导体对高频谐波电流的集肤效应使线路的等效阻抗增加,导致线路压降增大,输出电缆的截面要相应增大。

5)电力电容器工频状态下,电力系统装设的电容器比系统中的感抗要大得多。但在谐波频率较高时,感抗值成倍增加而容抗值大幅减少,这就可能出现谐振,谐振造成异常电流进入电容器,导致电容器过热,绝缘破坏直至烧毁。

  此外,谐波可能导致开关设备、保护电器的误动作,影响计量仪表测量精度。

3. 无功补偿与谐波治理

一、无功补偿的作用 1、提高电网及负载的功率因数,设备设计容量将降低,投资也从而减少。 2、稳定电网电压,提高电网质量。特别在长距离输电线路中安装合适的无功补偿装置可提高系统的输电能力及稳定性。 3、减少负荷电流,降低线路电能损耗。 4、无功补偿挖掘发供电设备潜力。在设备容量不变的条件下,提高功率因数可以少送无功功率,就可以多送有功功率。 5、在三相负载不平衡的场合,可对三相视在功率起到平衡作用。

6、无功补偿可以减少用户电费支出,避免因功率因数低于规定值而受罚,同时减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗。

二、无功补偿的原则及方式

提高功率因数,无功补偿可分为随机随器补偿、分散补偿和集中补偿,应该遵循:全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡;集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主;调压与降损相结合,以降损为主的原则。

三、在补偿过程中应该注意哪些问题 1、运行情况和产品的可靠性 对网内设备的联网、监控是以后配网自动化发展的需要。但是,设备的联网、监控等功能在实际应用中维护量较大,并且对环境等其他要求也比较严格。低压补偿系统越复杂、功能越多,维护工作量就越大。因此在产品选配时应慎重考虑。低压补偿装置的可靠性与电容器投切开关、电容器质量、运行工作条件有关,因此装置中投切开关选型和电容器额定电压选择是关键,必须高度重视。 2、无功倒送和三相不平衡 无功倒送会增加线路和变压器的损耗,加重线路供电负担。为防止三相不平衡系统的无功倒送,应要求控制器检测、计算三相无功投切控制。固定补偿部分容量过大,容易出现无功倒送。一般动态补偿能有效避免无功倒送。系统三相不平衡同样会增大线路和变压器损耗。对三相不平衡较大的负荷,比如机关、学校等单相负荷多的用户,应考虑采用分相无功补偿装置。并不是所有厂家的控制器都具有分相控制功能,这是工程中必须考虑的问题。 3、电容器保护和谐波的影响

谐波影响会使电容器过早损坏或造成控制失灵,谐波放大会使干扰更加严重。工程中应掌握用户负荷性质,必要时应对补偿系统的谐波进行测试,存在谐波但不超标可选抗谐波无功补偿装置,而谐波超标则应治理谐波。电容器耐压标准为1.1UN,补偿控制器过压保护一般取1.2UN,超过必须跳闸。对于谐波问题可采取加装滤波装置的办法解决,又可分为有源滤波,无源滤波,混合滤波(其实就是有源加无源)。

四、无功补偿装置

1、FC抗谐波补偿 随非线性负载的广泛使用,越来越多的用户遇到了补偿不投入,甚至炸毁的事情,那是因为您的系统中出现了谐波,而电容器又会有放大谐波的作用,所以就会导致我们的补偿出现问题,我公司成功研制出了,抗谐波无功补偿装置,他会对您系统中的谐波产生一定的抗性,这样就不会出现电容不投切、炸毁的现象了。

2、动态无功补偿SVG静止无功发生器(Static VAR Generator,简称 SVG)是柔性交流输电技术的主要装置之一,属于并联型动态无功补偿装置。它能够发出或吸收无功功率,并且输出可以变化以控制电力系统中的特定参数。在配电网中,将小容量的 SVG 安装在某些特殊负荷(如电弧炉、地铁等冲击性和整流性负荷等)附近,可以显著地改善负荷与公共电网连接点处的电能质量,主要功能是提高功率因数、克服三相不平衡,消除电压闪变和电压波动等。

SVG 的基本原理是,将电压源型逆变器,经过电抗器并联在电网上。电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分,其中逆变桥由可关断的半导体器件 IGBT 组成。工作中,通过调节逆变桥中 IGBT 器件的开关,可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位,因此,整个装置相当于一个调相电源。通过检测系统中所需的无功,可以快速发出大小相等、相位相反的无功,实现无功的就地平衡,保持系统实时高高率因数运行。

4. 无功谐波补偿装置

智能谐波抑制无功补偿一般用于高压补偿,是高频中频炉等使用大功率可控硅产生高频谐波,从而影响到电网供电质量,所以必须使用谐波抑制无功补偿。

5. 无功补偿及谐波抑制装置的设计

有源滤波器不一定要和无功补偿装置一起使用。是否一起使用要试系统的情况而定:

1.当系统中谐波严重且无功需求较大时才会一起使用,这个时候有源滤波器的功能为谐波治理,无功补偿装置做无功补偿。当然有源滤波器也可以进行无功补偿,但是成本较高,所以才选择这样的方式。

2.当系统中谐波较大而功率因数较高时一般都会只采用有源滤波器就可以了,不需要做无功补偿。

3.当系统中谐波较小而功率因数较低时一般都只采用无功补偿而不用有源滤波器。有源滤波器在使用过程中要注意一定不能和纯电容补偿及无源滤波器并联使用。

6. 电力电子装置大量用于电力系统的谐波抑制和无功补偿

APF有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PWM的调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWM技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。

APF有源滤波器的具体功能及作用

1、滤除电流谐波

可以的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁,满足国标对配电网谐波的要求。该产品真正做到自适应跟踪补偿,APF有源滤波器可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。

2、改善系统不平衡状况

可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。

3、抑制电网谐振

不会与电网发生谐振,而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。

4、多种保护功能

APF有源滤波器具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。

7. 电网谐波治理和无功补偿技术及装备的区别

无功补偿装置是改善电能质量措施涉及面很广,主要包括无功补偿、抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡等方面。   目前用于无功补偿和谐波治理的装置如:无源电力滤波器,该设备兼有无功补偿和调压功能,一般要根据谐波源的参数和安装点的电气特性以及用户要求专门设计;静止无功补偿装置(SVC)装置是一种综合治理电压波动和闪变、谐波以及电压不平衡的重要设备。有源电力滤波器(APF),APF是一种新型的动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,它能对频率和幅值都发生变化的谐波和无功电流进行补偿,主要应用于低压配电系统。   其中无功补偿技术的发展经历了从同步调相机→开关投切固定电容→静止无功补偿器(SVC)→直到今天引人注目的静止无功发生器SVG(STATCOM)的几个不同阶段。   根据结构原理的不同,SVC技术又分为:自饱和电抗器型(SSR)、晶闸管相控电抗器型(TCR)、晶闸管投切电容器型(TSC)、高阻抗变压器型(TCT)和励磁控制的电抗器型(AR)。   随着电力电子技术,特别是大功率可关断器件技术的发展和日益完善,国内外还在研制、开发一种更为先进的静止无功补偿装置静止无功功率发生装置(SVG),虽然它们尚处在开发及试运行阶段,目前尚未形成商品化,但SVG凭借着其优越的性能特点,在电力系统中的应用将越来越广泛。   各种无功设备各自特点如下:   

1)同步调相机:响应速度慢,噪音大,损耗大,技术陈旧,属淘汰技术;   

2)开关投切固定电容:慢响应补偿方式,连续可控能力差;   

3)静止无功补偿器(SVC):目前相对先进实用技术,在输配电电力系统中得到了广泛应用;   

4)静止无功发生器SVG(STATCOM):目前虽然有技术上局限性,属少数示范工程阶段,但SVG是一种更为先进的新型静止型无功补偿装置,是灵活柔性交流输电系统(FACTS)技术和定制电力(CP)技术的重要组成部分,现代无功功率补偿装置的发展方向。

8. 谐波抑制和无功功率补偿 第三版

无功补偿能达到降低谐波的目的吗?

答:无功补偿不能降低谐波的目的。

●功率因数补偿柜只是补偿平衡低压供电线路中的感性负载引起的功率因数cosφ达到一个节约由于感性负载电能损耗的问题。

●如果采用电容补偿,控制不好容易产生过补学习,相反它会形成谐振现象,太高系统电压而损坏电气设备和增加有功功率损耗,是一种不可取的方法。

♥谐波→是指频率为基波频率(50Hz)整数倍数的一种正弦波;例如,电网中存在的三次谐波,它的谐波频率就是50×3=150Hz;见下图所示。

●谐波产生的主要原因是由于电网中存在非线性元件和非线性负载;例如现在使用的变频器及一些单相整流电子元器件都是产生谐波的罪魁祸首。这些非线性元件和非线性负载的存在,使得电网的电压或电流的波形不仅仅是频率为 50Hz的正弦波(又称基波),还含有与基波频率(50Hz)成整数倍和分数倍频率的其他正弦波。这些正弦波就称为电网的谐波。

●其中频率高于基波频率的谐波叫高次谐波。对谐波频率为基波频率的分数倍时,称为分数谐波或间谐波,电力系统中的谐波主要是高次谐波。

●电力系统产生谐波的原因,主要在于电力系统中存在着各种非线性元件(如带铁芯的变压器、发电机、电动机等)和非线性负载(如电弧炉、大功率整流设备等),当电力系统向非线性设备及负荷供电时,这些设备在传递(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,又把部分非正弦波反送电力系统,使电力系统的电压正弦波发生畸变,形成系列不同频率和振幅的谐波。

♣谐波对电力系统的影响主要表现在以下几方面

①谐波电流通过变压器,可使变压器的铁芯损耗明显增加,从而使变压器出现过热,缩短使用寿命。

②谐波电流通过交流电动机,不仅会使电动机铁芯损耗明显增加,而且还使电动机转子发生振动现象,严重影响机械加工产品质量。

③谐波对电容器的影响更为突出,含有高次谐波的电压加在电容器两端时,由于电容器对高次谐波的阻抗很小,所以电容器很易发生过负荷以致损坏。

④谐波电流可使电力线路的电能损耗增加。

⑤谐波可引起电力系统发生电压谐振,从而在线路上产生过电压,有可能击穿线路设备的绝缘。

⑥谐波使系统的继电保护和自动装置发生误动作。

⑦谐波增大附加磁场严重干扰影响电子仪表和通讯系统的正常工作,降低通讯质量。

♥对于谐波干扰最有效的方法就是在这些变频器、硅整流等设备的输入侧加装电抗器来最大限度的降低谐波干扰。这种方法叫无源滤波补偿,它是通过电感来抑制谐波向电网传输;也有用LC低通滤波器来进行滤波的;另外还有造价高的有源滤波补偿柜。

不过有源滤波补偿柜,其价格昂贵。

以上为个人观点,这里仅供提问者和头条上有需要了解的阅读者们参考参考一下。

知足常乐2019.9.18日于上海

9. 电网无功补偿的研究和设计

电网中的电力负荷如电动机、变压器等,大部分属于感性负荷,在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。

在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后,可以提供感性负载所消耗的无功功率,减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率,由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,这就是无功补偿

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