【解決方案】在小區(qū)配電系統(tǒng)諧波該如何治理

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

有源濾波器采用的是現(xiàn)代電力電子技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)和先進(jìn)控制理論的電力技術(shù)，它有助于電網(wǎng)諧波的動態(tài)性實時補償，是目前解決諧波污染、改8電能質(zhì)量*有*和*具潛力的途徑之一。一直以來諧波問題只在工業(yè)領(lǐng)域受到重視，在小區(qū)配電網(wǎng)中很少受到關(guān)注。有調(diào)查結(jié)果表明，小區(qū)配電網(wǎng)諧波污染程度已經(jīng)非常嚴(yán)重，且有逐年加劇的形勢。因此，小區(qū)配電網(wǎng)的諧波治理勢在必行。

1 諧波源

  隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和民用建筑行業(yè)的快速發(fā)展,配電網(wǎng)中非線性負(fù)荷迅速增加。各種非線性和時變性電子變流器如逆變器、整流器和各種開關(guān)電源在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到越來越廣泛地應(yīng)用,其對電網(wǎng)的污染也日益嚴(yán)重,這些裝置從電網(wǎng)中消耗大量的無功功率,并產(chǎn)生大量的諧波分量注入電網(wǎng),導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓和電流波形嚴(yán)重變形,從而逐漸成為配電網(wǎng)中*主要的諧波源。而在低壓配電網(wǎng)中,民用和商業(yè)用電量所占的比例日益變大,各種辦公自動化設(shè)備和家電的日益普及,雖然這些電器單個的功率并不大,向電網(wǎng)注入的諧波很小,但由于總體數(shù)量龐大且工作同時性強(qiáng),它們向電網(wǎng)注入的總諧波電流非常巨大,所以建筑用電逐漸成為低壓配電網(wǎng)的主要諧波污染源之一。

2 產(chǎn)生原因

  正弦電壓作用在非線性負(fù)載上產(chǎn)生的電流不是標(biāo)準(zhǔn)正弦電流，而是發(fā)生了畸變。根據(jù)傅里葉級數(shù)理論，可以將負(fù)載電流進(jìn)行傅里葉積分，分*出以基波頻率為基礎(chǔ)的各次諧波，即電流中除了基波(50Hz)的電流以外，還有2次(100Hz)、3次(150Hz)··...·各次諧波電流。家庭中使用的電器設(shè)備多數(shù)都是非線性負(fù)載，所以在使用過程中都會產(chǎn)生諧波。

3 危害

1)引起零序諧波，并造成三相不平衡，降低供電質(zhì)量:

2)使配電變壓器產(chǎn)生附加功率損耗、發(fā)熱量增加，誘發(fā)變壓器故障;

3)加速絕緣介質(zhì)老化，引起配電網(wǎng)短路故障，甚至造成人身傷害:

4)對斷路器、熔斷器、繼電器等設(shè)備產(chǎn)生干擾，造成其誤動，降低供電可靠性:5)引發(fā)無功補償設(shè)備諧振，導(dǎo)致無功補償設(shè)備無法投切，功率因數(shù)無法提高:

6)使電氣計量和測量的誤差加大:

7)縮短電器設(shè)備的使用壽命。

4 治理方案

  主動型治理方案；被動型治理方案

傳統(tǒng)的諧波補償裝置

  就是采用由電感電容串并聯(lián)構(gòu)成的LC調(diào)諧濾波器,結(jié)構(gòu)如圖1所示.利用諧振原理對特定次數(shù)諧波電流形成低阻抗,達(dá)到對諧波電流的分離,使其不注入電網(wǎng)。這種方法既可抑*諧波,又可補償無功功率,而且結(jié)構(gòu)簡單,已經(jīng)被廣泛使用于電力系統(tǒng)。然而,這種諧波補償裝置的補償性能受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響,因其與系統(tǒng)的并聯(lián)連接方式，容易發(fā)生并聯(lián)諧振,使諧波電流放大,導(dǎo)致LC濾波器過載甚至燒毀。此外,固定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定這種濾波器只能對固定頻率的諧波進(jìn)行補償,且補償效果并不理想。盡管如此,因其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)勢,LC濾波器目前仍是補償諧波*主要的方案。

圖1LC濾波器結(jié)構(gòu)示意圖

1.   現(xiàn)今越來越流行的一種抑*諧波的被動型方案,就是采用有源電力濾波器(ActivePowerFilterAPF)。有源電力濾波器也是一種電力電子裝置。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流,由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流注入電網(wǎng),與諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流相抵消,從而使電網(wǎng)電流不含諧波分量、只含基波分量。這種濾波器能對幅值和頻率都變化的諧波進(jìn)行實時跟蹤補償,且補償性能不受電網(wǎng)阻抗的影響,因而受到很大的重視。

圖2有源電力濾波器原理圖

5 安科瑞產(chǎn)品

5.1APF有源濾波器產(chǎn)品選型

5.1.1 產(chǎn)品特點

（1）DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時間短，全數(shù)字控制算法，運行穩(wěn)定；

（2）一機(jī)多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進(jìn)行全補償或特定次諧波進(jìn)行補償；

（3）具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能；

（4）模塊化設(shè)計，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

（5）采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

（6）輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；

（7）多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級；

（8）擁有自主專*技術(shù)。

5.1.2型號說明

5.1.3尺寸說明

5.1.4產(chǎn)品實物展示

5.2智能電容器產(chǎn)品選型

5.2.1產(chǎn)品概述

  AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/span>

  AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動尋找適宜投入（切除）點，實現(xiàn)過零投切，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。

5.2.2型號說明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

5.2.3產(chǎn)品實物展示

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。