广西铜价格联盟

【NA学习】电能质量的重要性

江苏南自通华电力自动化有限公司 2019-07-25 06:54:57


随着现代工业以及电力电子技术的不断发展,用电设备越来越复杂多样,由此引发了诸多用电质量的问题。一方面,除了功率因数低的问题之外,各种变流器等电力电子装置的日益广泛应用又为电网引入大量谐波;另一方面,大量的精密仪器非常容易受电力谐波的影响,对电能质量的要求越来越高。在用户侧对电能质量进行积极有效的治理已经势在必行。


低压配电网中的电能质量问题


对低压配电网 (在中国主要指 0.4kV 电网, 某些工业场合应用 0.6kV 电网)其电能质量问题主要包括如下几方面:

功率因数偏低

在一定的有功功率下,当用户的功率因数较小时,视在功率比较大,为了满足用电的需要,供电线路和变压器的容量需要增大,这样就增加了供电投资,降低了设备利用率,也增加了线路网损。负载的功率因数过低,供电设备的容量不能充分利用,在一定的电压下向负荷输送一定的有功功率时,通过输电线路的电流会增大,导线电阻的能量损耗和导线阻抗也会造成电压降。

因此,功率因数是用来衡量用电设备用电效率的重要考核标准,也是供电部门用来考核用户用电质量的重要标准,旨在鼓励用户将无功电能的消耗降到最低。   

谐波含量较大

谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性,即所加的电压与产生的电流不成线性(正比)关系而造成的波形畸变。谐波的主要危害体现在:

  降低系统功率因数,降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率,造成线路、设备浪费和电能损失,谐波越严重,浪费的电能就越多;

②引起无用补偿电容器谐振,导致补偿设备烧坏或无法投入运行;

③致使变压器、马达等机械振动、噪声和温升显著增加;

④引起设备和线路额外发烧、增加损耗、加速绝缘老化、降低设备使用寿命;

⑤干扰临近的电力电子设备和通讯系统,影响设备的正常运行。

三相负载不平衡

三相负载不平衡,主要体现在零线电流过大,同时也会造成以下危害:

①使旋转电机产生附加发热和振动,对安全运行和正常出力有很大的影响:

②使半导体变流设备产生附加的谐波电流(非特征谐波)

③引起以负序分量为启动组件的多种保护发生误动作(特别是当电网中同时存在谐波时),会对电力系统的安全运行产生严重威胁;

④在低压配电线路中,会影响计算机正常工作,引起照明电灯寿命缩短(电压过高)或照度不足(电压过低)以及电视机的损坏等

⑤三相不平衡同样会使电网损耗增加;对于通信设备,会增大对其的干扰,影响正常通信质量。

线路末端电压偏低

功率因数偏低或者三相负载不平衡都会导致末端用户的电压偏低。实践证明,对用户低压侧采用合理有效的补偿方式可有效提高用户端的电压稳定性



电能质量综合治理概念



电网用户需要处理的电能质量问题,主要是功率因数问题、谐波问题、三相负载不平恒问题以及电压瞬变问题。

针对这些问题的常见的治理手段主要有:电容补偿、调谐补偿、单相分别补偿、动态投切补偿、无源滤波、有源滤波等等。每种手段主要针对某个方面的问题治理,但同时会影响到其他方面,或者会产生不利影响,或者会有顺带的帮助作用。

常见的如:在如今的电能质量环境下,单纯的电容器补偿(无调谐电抗器)应用于低压电力系统当中时,往往会受到电力系统或者系统谐波的影响,而造成谐波的放大导致电容器寿命缩短,甚至其他严重事故。

更需注意,当低压系统中的谐波含量较高时,必须要考虑到无串联调谐电抗器的低压电容器组同变压器将会形成一个串联谐振回路。当系统中的谐波频率靠近这个串联谐振频率时,将会产出谐振。在配电网中,并不是只有当频率等于谐振频率时才产生谐波放大,而是只要频率接近谐波频率时就会造成谐波放大,现代配电系统广泛应用的非线性负载会产生宽频率范围的谐波。因此,不合理的无功补偿会普遍引起谐波放大问题,所以必须要考虑采用消谐滤波补偿方案。

另外,在使用有源滤波器进行谐波治理的时候,要注意补偿方式,如果采用的是纯电容补偿,有源滤波器在治理谐波的时候,本身发出的也是谐波电流(与系统中的谐波电流频率相等,方向相反),此补偿谐波电流也会导致电容器寿命的缩短,甚至造成故障。所以在安装有有源滤波装置(APF)的场合,补偿部分必须串联电抗器有效保护电容器。

总而言之,电能质量综合治理的目的就是防止不同治理手段之间产生冲突,避免重复作用造成浪费,避免用高投资手段解决低投资手段可以解决的问题,以尽量少的投资,达到尽可能好的治理效果。


电能质量治理带来的效益


Ø提高用户端的功率因数,降低无功电能消耗,减少电费支出,甚至取得电费奖励。

Ø有效增加变压器,开关设备,电缆等的利用率,降低用电设备的投入

Ø消除用电系统的谐波污染,提供绿色安全的用电环境,延缓电缆绝缘老化,降低谐波导致的设备热损失,从增加设备使用寿命.

Ø避免补偿电容跳闸事故,为无功补偿与系统设备安全运行提供了保障,避免发生串联或者并联谐振,造成元器件损坏。

Ø消除因为谐波导致的一些保护设备误动作,以及测量仪表的计量不准确,也可消除因为谐波导致的通讯干扰,信号失真等现象。

Ø缓解系统中的三相不平衡问题,有效降低变压器和线路的耗损

Ø减少中性线的电流,降低了配电变压器的运行温度,减少热损耗

Ø减缓电缆的绝缘老化,避免因此造成的事故发生



常见的电能质量解决方案



接触器控制投切电容器

此方面最大的优点就是造价低,广泛应用于一些对电能质量要求不高的场合,常见的小区用电及室外箱变中最为常见。

缺点:补偿能力受系统电压、现场谐波影响较大,安全稳定性交叉,由于只是串联了电抗器,有可能会引起谐波方案,甚者引起谐振短路,因此在谐波较大的场合根本无法正常使用。


电容器串联无源滤波电抗器(LC)

LC可以利用电容电感串联谐振的原理,调整电容电感串联电路的谐振峰,提供某次谐波的低阻抗通道,从而吸收该次谐波。

优点:补偿无功的同时还可以吸收谐波,成本较低,控制简单。

缺点:滤波电抗器收自身电抗率的影响只能针对特定频率的谐波有吸收效果(7%电抗器针对5/7次谐波,14%电抗器针对3次谐波),而且吸收效果最高只能达到70%左右,另外在功率因数较高的场合容易造成无功过补,另外电容器参数存在衰减问题,衰减后也会大大影响谐波拟制的效果。


电容器串联晶闸管调谐电抗器(SVC)

SVC,主要利用容性元件来平衡感性无功。先用电容器补偿感性无功(一般会造成无功过补),然后在通过并联的晶闸管调谐电抗器(TCR)平衡过补的无功,由于TCR是连续调节,因此SVC能做到无级差联系调节。但是,SVC也会引入大量谐波,同时它又将大量电容并入电力系统,容易引起系统谐振。


静止无功发生装置(SVG)

SVG是利用瞬时功率理论检出负荷的当前时刻无功成分,然后利用逆变技术发出需求补偿的无功电流,相当于一个无功发电机。可以做到真正的无级差联系调节、动态追踪补偿,可以做到20ms内完全跟踪负荷的变化而进行补偿,而且根据结构不同,还可以实现对三相电流不平衡和功率不平衡的补偿。



有源电力滤波器(APF)

APF主要是利用瞬时功率理论检测系统负荷中当前时刻的谐波成分,然后利用您便技术发出跟当前谐波电流频率相等方向相反的电流从而实现谐波治理。APF可以高效的滤除系统中的电流谐波,清洁电网,降低损坏,减小干扰。


综合来说,有源设备(SVG/APF)技术先进、性能优越,可以适用于更多复杂的场合,但是因为其造价成本较高,一般都是应用于一些现场负荷状况复杂,谐波较大,用电设备对电能质量要求比较高的场合。而针对一般的谐波较小、负荷较平稳,用户对电能质量要求不高的场合,选择合适的无源类设备更容易被用户所接收。特殊场合也可以使用有源+无源的混合补偿方案,达到既节约成本又解决问题的效果。

在很多场合,我们也可以采用对无源方案进行优化,从而达到较好的补偿效果。例如对于常见的三相负荷不平衡问题,可以采用三相共补+单相分补相结合的混合补偿方案,相比有源SVG,即节约了成本,有有效的改善了系统中的三相不平衡问题。另外在静态补偿的设计中也可以适当的调整补偿极差,尽量的细化极差,采用小回路电容进行补偿,可以更高的提高系统中的功率因数。



声明:本文为内部学习材料,想了解更多关于电能质量的内容,请关注公众号。商务电话:029-87453407。技术支持:13363959499,网址:http://www.nanzpower.com/

更多行业资讯

【NA学习】为什么要进行无功补偿?

【NA学习】为什么要进行谐波治理



Copyright © 广西铜价格联盟@2017