電源汙染治理技術
發布時間:2010-06-11
中心議題:
近年來,電力網中非線性負載的逐漸增加是全世界共同的趨勢,如變頻驅動或晶閘管整流直流驅動設備、計算機、重要負載所用的不間斷電源(UPS)、節能熒光燈係統等,這些非線性負載將導致電網汙染,電力品質下降,引起供用電設備故障,甚至引發嚴重火災事故等。
電力汙染及電力品質惡化主要表現在以下方麵:電壓波動、浪湧衝擊、諧波、三相不平衡等。
電源汙染的危害
電源汙染會對用電設備造成嚴重危害,主要有:
1電壓波動及閃變
電壓波動是指多個正弦波的峰值,在一段時間內超過(低於)標準電壓值,大約從半周波到幾百個周波,即從10MS到2
.5秒,包bao括kuo過guo壓ya波bo動dong和he欠qian壓ya波bo動dong。普pu通tong避bi雷lei器qi和he過guo電dian壓ya保bao護hu器qi,完wan全quan不bu能neng消xiao除chu過guo壓ya波bo動dong,因yin為wei它ta們men是shi用yong來lai消xiao除chu瞬shun態tai脈mai衝chong的de。普pu通tong避bi雷lei器qi在zai限xian壓ya動dong作zuo時shi有you相xiang當dang大da的de電dian阻zu值zhi,考kao慮lv到dao其qi額e定ding熱re容rong量liang(焦爾),這些裝置很容易被燒毀,而無法提供以後的保護功能。這種情況往往很容易忽視掉,這是導致計算機、控製係統和敏感設備故障或停機的主要原因。
另一個相反的情況是欠壓波動,它是指多個正弦波的峰值,在一段時間內低於標準電壓值,或如通常所說:huangdonghuojiangluo。changshijiandedidianyaqingkuangkenengshiyougongdiangongsizaochenghuoyouyuyonghuguofuzaizaocheng,zhezhongqingkuangkenengshishiguxianxianghuojihuaanpai。gengweiyanzhongdeshishiya,tadaduoshiyouyupeidianwangneizhongfuzaidefenhezaocheng,lirudaxingdiandongji、中央空調係統、電弧爐等的啟停以及開關電弧、保險絲燒斷、斷路器跳閘等,這些都是通常導致電壓畸變的原因。
大型用電設備的頻繁啟動導致電壓的周期性波動,如電焊機、衝壓機、吊機、電梯等,這些設備需要短時衝擊功率,主要是無功功率。電壓波動導致設備功率不穩,產品質量下降;燈光的閃變引致眼睛疲勞,降低工作效率。
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2浪湧衝擊
浪湧衝擊是指係統發生短時過(低)電壓,即時間不超過1毫秒的電壓瞬時脈衝,這種脈衝可以是正極性或負極性,可以具有連串或振蕩性質。它們通常也被叫作:尖峰、缺口、幹擾、毛刺或突變。
電網中的浪湧衝擊既可由電網內部大型設備(電機、電容器等)的投切或大型晶閘管的開斷引起,也可由外部雷電波的侵入造成。浪湧衝擊容易引起電子設備部件損壞,引起電氣設備絕緣擊穿;同時也容易導致計算機等設備數據出錯或死機。
3諧波
線xian性xing負fu載zai,例li如ru純chun電dian阻zu負fu載zai,其qi工gong作zuo電dian流liu的de波bo形xing與yu輸shu入ru電dian壓ya的de正zheng弦xian波bo形xing完wan全quan相xiang同tong,非fei線xian性xing負fu載zai,例li如ru斬zhan波bo直zhi流liu負fu載zai,其qi工gong作zuo電dian流liu是shi非fei正zheng弦xian波bo形xing。傳chuan統tong的de線xian性xing負fu載zai的de電dian流liu/電壓隻含有基波(50Hz),沒有或隻有極小的諧波成分,而非線性負載會在電力係統中產生可觀的諧波。
諧(xie)波(bo)與(yu)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)中(zhong)基(ji)波(bo)疊(die)加(jia),造(zao)成(cheng)波(bo)形(xing)的(de)畸(ji)變(bian),畸(ji)變(bian)的(de)程(cheng)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)的(de)頻(pin)率(lv)和(he)幅(fu)值(zhi)。非(fei)線(xian)性(xing)負(fu)載(zai)產(chan)生(sheng)陡(dou)峭(qiao)的(de)脈(mai)衝(chong)型(xing)電(dian)流(liu),而(er)不(bu)是(shi)平(ping)滑(hua)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)電(dian)流(liu),這(zhe)種(zhong)脈(mai)衝(chong)中(zhong)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)引(yin)起(qi)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)畸(ji)變(bian),形(xing)成(cheng)諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang),進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)與(yu)電(dian)網(wang)相(xiang)聯(lian)的(de)其(qi)它(ta)負(fu)載(zai)產(chan)生(sheng)更(geng)多(duo)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)。
計算機是此類非線性負載之一,象絕大多數辦公室電子設備一樣,計算機裝有一個二極管/電容型的供電電源,這類供電電源僅在交流正弦波電壓的峰值處產生電流,因此產生大量的三次諧波電流(150Hz)。其它產生諧波電流的設備主要有:電動機變頻調速器,固態加熱器,和其他一些產生非正弦波變化電流的設備。
熒光燈照明係統也是一個重要的諧波源,在普通的電磁整流器燈光電路中,三次諧波的典型值約為基波(50Hz)值的13%-20%。而在電子整流器燈光電路中,諧波分量甚至高達80%。
feixianxingfuzaisuochanshengdexiebodianliuhuiyingxiangdianlixitongdeduogegongzuohuanjie,baokuobianyaqi,zhongxingxian,haiyoudiandongji,fadianjihedianrongqideng。xiebodianliuhuidaozhibianyaqi,diandongjihebeiyongfadianjideyunxingwendu(K參數)嚴重升高。中性線上的過電流(由諧波和不平衡引起)不(bu)僅(jin)會(hui)使(shi)導(dao)線(xian)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao),造(zao)成(cheng)絕(jue)緣(yuan)損(sun)壞(huai),而(er)且(qie)會(hui)在(zai)三(san)相(xiang)變(bian)壓(ya)器(qi)線(xian)圈(quan)中(zhong)產(chan)生(sheng)環(huan)流(liu),導(dao)致(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi)過(guo)熱(re)。無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)電(dian)容(rong)器(qi)會(hui)因(yin)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)諧(xie)波(bo)畸(ji)變(bian)而(er)產(chan)生(sheng)過(guo)熱(re),諧(xie)波(bo)將(jiang)導(dao)致(zhi)嚴(yan)重(zhong)過(guo)流(liu)。
lingwai,dianrongqihaihuiyudianlixitongzhongdedianganxingyuanjianxingchengxiezhendianlu,zhejiangdaozhidianrongqiliangduandedianyamingxianshenggao,yinzhiyanzhongguzhang。zhaomingzhuangzhideqihuidianrongqiduiyuyougaopindianliuyinqideguoreyeshishifenmingande,qihuidianrongqidepinfansunhuaixianshiledianwangzhongcunzaixiebodeyingxiang。xiebohaihuiyinqipeidianxianludechuanshuxiaolvxiajiang,sunhaozengda,bingganraodianlizaibotongxunxitongdegongzuo,rudiannengguanlixitong(EMS)和時鍾係統。而且,諧波還會使電力測量表計,有功需量表和電度表的計量誤差增大。
4三相不平衡
三相不平衡會在中性線上產生過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導線溫度升高,造成絕緣損壞,而且會在三相變壓器線圈中產生環流,導致變壓器過熱,甚至引發嚴重火災事故等。
電源汙染的治理
對於現有供電網絡或待建電網中的電力汙染情況,要進行仔細分析,通常解決的方法有兩個:一是局部重組電網結構,分離或隔離產生電力汙染的設備;二(er)是(shi)使(shi)用(yong)電(dian)源(yuan)淨(jing)化(hua)濾(lv)波(bo)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)治(zhi)理(li),通(tong)常(chang)電(dian)壓(ya)諧(xie)波(bo)是(shi)由(you)電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)產(chan)生(sheng)的(de),有(you)效(xiao)地(di)抑(yi)製(zhi)電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)就(jiu)會(hui)使(shi)電(dian)壓(ya)畸(ji)變(bian)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu)的(de)範(fan)圍(wei)。國(guo)內(nei)外(wai)很(hen)多(duo)單(dan)位(wei)已(yi)開(kai)始(shi)重(zhong)視(shi)電(dian)源(yuan)汙(wu)染(ran)的(de)治(zhi)理(li),投資安裝電源淨化濾波裝置,取得了提高電源品質和節能的雙重效果。
電源汙染的治理主要有以下幾種方法:
目前,無源濾波補償是實際應用最多、效果較好、價格較低的解決方案,它包括三種基本形式:串聯濾波、並聯濾波和低通濾波(串並混合)。其中串聯濾波主要適用於三次諧波的治理;低通濾波主要適用於高次諧波的治理;並聯濾波是一種綜合裝置,它可濾除多次諧波,同時提供係統的無功功率,是應用最廣泛的電源淨化濾波裝置。
近jin年nian來lai,隨sui著zhe電dian力li電dian子zi技ji術shu的de發fa展zhan,有you源yuan濾lv波bo補bu償chang技ji術shu日ri益yi成cheng熟shu,並bing得de到dao了le廣guang泛fan應ying用yong。較jiao傳chuan統tong的de無wu源yuan濾lv波bo補bu償chang係xi統tong,它ta具ju有you功gong能neng多duo,適shi應ying性xing好hao及ji響xiang應ying速su度du快kuai等deng優you點dian,隨sui著zhe價jia格ge的de不bu斷duan下xia降jiang,應ying用yong將jiang日ri益yi普pu遍bian。有you源yuan濾lv波bo補bu償chang係xi統tong在zai很hen多duo重zhong要yao場chang所suo應ying用yong效xiao果guo非fei常chang好hao。
- 電源汙染的危害
- 電源汙染的種類
- 電源汙染的治理
- 串聯電抗器
- 有源濾波補償
- 無源濾波補償
- 增加整流設備的相數
- 安裝各種突波吸收保護裝置,如避雷器等
近年來,電力網中非線性負載的逐漸增加是全世界共同的趨勢,如變頻驅動或晶閘管整流直流驅動設備、計算機、重要負載所用的不間斷電源(UPS)、節能熒光燈係統等,這些非線性負載將導致電網汙染,電力品質下降,引起供用電設備故障,甚至引發嚴重火災事故等。
電力汙染及電力品質惡化主要表現在以下方麵:電壓波動、浪湧衝擊、諧波、三相不平衡等。
電源汙染的危害
電源汙染會對用電設備造成嚴重危害,主要有:
- 幹擾通訊設備、計算機係統等電子設備的正常工作,造成數據丟失或死機。
- 影響無線電發射係統、雷達係統、核磁共振等設備的工作性能,造成噪聲幹擾和圖像紊亂。
- 引起電氣自動裝置誤動作,甚至發生嚴重事故。
- 使電氣設備過熱,振動和噪聲加大,加速絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發生故障或燒毀。
- 造成燈光亮度的波動(閃變),影響工作效益。
- 導致供電係統功率損耗增加。
1電壓波動及閃變
電壓波動是指多個正弦波的峰值,在一段時間內超過(低於)標準電壓值,大約從半周波到幾百個周波,即從10MS到2
.5秒,包bao括kuo過guo壓ya波bo動dong和he欠qian壓ya波bo動dong。普pu通tong避bi雷lei器qi和he過guo電dian壓ya保bao護hu器qi,完wan全quan不bu能neng消xiao除chu過guo壓ya波bo動dong,因yin為wei它ta們men是shi用yong來lai消xiao除chu瞬shun態tai脈mai衝chong的de。普pu通tong避bi雷lei器qi在zai限xian壓ya動dong作zuo時shi有you相xiang當dang大da的de電dian阻zu值zhi,考kao慮lv到dao其qi額e定ding熱re容rong量liang(焦爾),這些裝置很容易被燒毀,而無法提供以後的保護功能。這種情況往往很容易忽視掉,這是導致計算機、控製係統和敏感設備故障或停機的主要原因。
另一個相反的情況是欠壓波動,它是指多個正弦波的峰值,在一段時間內低於標準電壓值,或如通常所說:huangdonghuojiangluo。changshijiandedidianyaqingkuangkenengshiyougongdiangongsizaochenghuoyouyuyonghuguofuzaizaocheng,zhezhongqingkuangkenengshishiguxianxianghuojihuaanpai。gengweiyanzhongdeshishiya,tadaduoshiyouyupeidianwangneizhongfuzaidefenhezaocheng,lirudaxingdiandongji、中央空調係統、電弧爐等的啟停以及開關電弧、保險絲燒斷、斷路器跳閘等,這些都是通常導致電壓畸變的原因。
大型用電設備的頻繁啟動導致電壓的周期性波動,如電焊機、衝壓機、吊機、電梯等,這些設備需要短時衝擊功率,主要是無功功率。電壓波動導致設備功率不穩,產品質量下降;燈光的閃變引致眼睛疲勞,降低工作效率。
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2浪湧衝擊
浪湧衝擊是指係統發生短時過(低)電壓,即時間不超過1毫秒的電壓瞬時脈衝,這種脈衝可以是正極性或負極性,可以具有連串或振蕩性質。它們通常也被叫作:尖峰、缺口、幹擾、毛刺或突變。
電網中的浪湧衝擊既可由電網內部大型設備(電機、電容器等)的投切或大型晶閘管的開斷引起,也可由外部雷電波的侵入造成。浪湧衝擊容易引起電子設備部件損壞,引起電氣設備絕緣擊穿;同時也容易導致計算機等設備數據出錯或死機。
3諧波
線xian性xing負fu載zai,例li如ru純chun電dian阻zu負fu載zai,其qi工gong作zuo電dian流liu的de波bo形xing與yu輸shu入ru電dian壓ya的de正zheng弦xian波bo形xing完wan全quan相xiang同tong,非fei線xian性xing負fu載zai,例li如ru斬zhan波bo直zhi流liu負fu載zai,其qi工gong作zuo電dian流liu是shi非fei正zheng弦xian波bo形xing。傳chuan統tong的de線xian性xing負fu載zai的de電dian流liu/電壓隻含有基波(50Hz),沒有或隻有極小的諧波成分,而非線性負載會在電力係統中產生可觀的諧波。
諧(xie)波(bo)與(yu)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)中(zhong)基(ji)波(bo)疊(die)加(jia),造(zao)成(cheng)波(bo)形(xing)的(de)畸(ji)變(bian),畸(ji)變(bian)的(de)程(cheng)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)的(de)頻(pin)率(lv)和(he)幅(fu)值(zhi)。非(fei)線(xian)性(xing)負(fu)載(zai)產(chan)生(sheng)陡(dou)峭(qiao)的(de)脈(mai)衝(chong)型(xing)電(dian)流(liu),而(er)不(bu)是(shi)平(ping)滑(hua)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)電(dian)流(liu),這(zhe)種(zhong)脈(mai)衝(chong)中(zhong)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)引(yin)起(qi)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)畸(ji)變(bian),形(xing)成(cheng)諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang),進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)與(yu)電(dian)網(wang)相(xiang)聯(lian)的(de)其(qi)它(ta)負(fu)載(zai)產(chan)生(sheng)更(geng)多(duo)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)。
計算機是此類非線性負載之一,象絕大多數辦公室電子設備一樣,計算機裝有一個二極管/電容型的供電電源,這類供電電源僅在交流正弦波電壓的峰值處產生電流,因此產生大量的三次諧波電流(150Hz)。其它產生諧波電流的設備主要有:電動機變頻調速器,固態加熱器,和其他一些產生非正弦波變化電流的設備。
熒光燈照明係統也是一個重要的諧波源,在普通的電磁整流器燈光電路中,三次諧波的典型值約為基波(50Hz)值的13%-20%。而在電子整流器燈光電路中,諧波分量甚至高達80%。
feixianxingfuzaisuochanshengdexiebodianliuhuiyingxiangdianlixitongdeduogegongzuohuanjie,baokuobianyaqi,zhongxingxian,haiyoudiandongji,fadianjihedianrongqideng。xiebodianliuhuidaozhibianyaqi,diandongjihebeiyongfadianjideyunxingwendu(K參數)嚴重升高。中性線上的過電流(由諧波和不平衡引起)不(bu)僅(jin)會(hui)使(shi)導(dao)線(xian)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao),造(zao)成(cheng)絕(jue)緣(yuan)損(sun)壞(huai),而(er)且(qie)會(hui)在(zai)三(san)相(xiang)變(bian)壓(ya)器(qi)線(xian)圈(quan)中(zhong)產(chan)生(sheng)環(huan)流(liu),導(dao)致(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi)過(guo)熱(re)。無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)電(dian)容(rong)器(qi)會(hui)因(yin)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)諧(xie)波(bo)畸(ji)變(bian)而(er)產(chan)生(sheng)過(guo)熱(re),諧(xie)波(bo)將(jiang)導(dao)致(zhi)嚴(yan)重(zhong)過(guo)流(liu)。
lingwai,dianrongqihaihuiyudianlixitongzhongdedianganxingyuanjianxingchengxiezhendianlu,zhejiangdaozhidianrongqiliangduandedianyamingxianshenggao,yinzhiyanzhongguzhang。zhaomingzhuangzhideqihuidianrongqiduiyuyougaopindianliuyinqideguoreyeshishifenmingande,qihuidianrongqidepinfansunhuaixianshiledianwangzhongcunzaixiebodeyingxiang。xiebohaihuiyinqipeidianxianludechuanshuxiaolvxiajiang,sunhaozengda,bingganraodianlizaibotongxunxitongdegongzuo,rudiannengguanlixitong(EMS)和時鍾係統。而且,諧波還會使電力測量表計,有功需量表和電度表的計量誤差增大。
4三相不平衡
三相不平衡會在中性線上產生過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導線溫度升高,造成絕緣損壞,而且會在三相變壓器線圈中產生環流,導致變壓器過熱,甚至引發嚴重火災事故等。
電源汙染的治理
對於現有供電網絡或待建電網中的電力汙染情況,要進行仔細分析,通常解決的方法有兩個:一是局部重組電網結構,分離或隔離產生電力汙染的設備;二(er)是(shi)使(shi)用(yong)電(dian)源(yuan)淨(jing)化(hua)濾(lv)波(bo)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)治(zhi)理(li),通(tong)常(chang)電(dian)壓(ya)諧(xie)波(bo)是(shi)由(you)電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)產(chan)生(sheng)的(de),有(you)效(xiao)地(di)抑(yi)製(zhi)電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)就(jiu)會(hui)使(shi)電(dian)壓(ya)畸(ji)變(bian)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu)的(de)範(fan)圍(wei)。國(guo)內(nei)外(wai)很(hen)多(duo)單(dan)位(wei)已(yi)開(kai)始(shi)重(zhong)視(shi)電(dian)源(yuan)汙(wu)染(ran)的(de)治(zhi)理(li),投資安裝電源淨化濾波裝置,取得了提高電源品質和節能的雙重效果。
電源汙染的治理主要有以下幾種方法:
- 串聯電抗器
- 有源濾波補償
- 無源濾波補償
- 增加整流設備的相數
- 安裝各種突波吸收保護裝置,如避雷器等
目前,無源濾波補償是實際應用最多、效果較好、價格較低的解決方案,它包括三種基本形式:串聯濾波、並聯濾波和低通濾波(串並混合)。其中串聯濾波主要適用於三次諧波的治理;低通濾波主要適用於高次諧波的治理;並聯濾波是一種綜合裝置,它可濾除多次諧波,同時提供係統的無功功率,是應用最廣泛的電源淨化濾波裝置。
近jin年nian來lai,隨sui著zhe電dian力li電dian子zi技ji術shu的de發fa展zhan,有you源yuan濾lv波bo補bu償chang技ji術shu日ri益yi成cheng熟shu,並bing得de到dao了le廣guang泛fan應ying用yong。較jiao傳chuan統tong的de無wu源yuan濾lv波bo補bu償chang係xi統tong,它ta具ju有you功gong能neng多duo,適shi應ying性xing好hao及ji響xiang應ying速su度du快kuai等deng優you點dian,隨sui著zhe價jia格ge的de不bu斷duan下xia降jiang,應ying用yong將jiang日ri益yi普pu遍bian。有you源yuan濾lv波bo補bu償chang係xi統tong在zai很hen多duo重zhong要yao場chang所suo應ying用yong效xiao果guo非fei常chang好hao。
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