◆保護功率因數(shù)補償設(shè)備
先來看諧波污染。諧波是指電壓、電流波形發(fā)生畸變,主要因負荷的非線性造成。近年來,工業(yè)和居民用電負荷加大,以及電力電子裝置廣泛使用,導致電網(wǎng)諧波含量不斷上升。諧波污染會使得電能質(zhì)量下降,甚至影響電力系統(tǒng)的安全性能。
引起串聯(lián)諧振及并聯(lián)諧振,放大諧波,造成危險的過電壓或過電流。
有源濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置,它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補償主電路的諧波),其應用可克服LC無源濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統(tǒng)的只能固定補償),實現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功。
我國電能質(zhì)量面臨的壓力主要來自兩方面,一是諧波污染日趨嚴重,二是工業(yè)設(shè)備、居民用戶對電能質(zhì)量有了更高更嚴格的要求。
此外,弧電流的波形還有一定的非對稱性。正是由于弧電流是非正弦波,造成電弧加熱設(shè)備對電網(wǎng)的諧波污染比較大,而且多為18次以下的低次諧波污染。其實電焊機在上世紀四、五十年代已廣泛應用。由于當時電弧加熱設(shè)備量少,電焊機應用的同時率就更小了,對整個電網(wǎng)的影響比較小,但發(fā)現(xiàn)在燒電焊時,局部低壓電網(wǎng)的電壓和電流變化很大,有較大的諧波影響。
無源濾波器諧振點偏移,效果降低;有源濾波器不受影響。
近年,隨著知識經(jīng)濟與信息時代的到來,電子計算機、精密醫(yī)療儀器、微處理器以及其它數(shù)字化電子設(shè)備應用日益普遍;電子計算機、微處理器以及其他電子儀器設(shè)備普遍存在對供電電源的諧波質(zhì)量要求很高的特點,由于高次諧波的存在,使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)中運行時,經(jīng)常出現(xiàn)程序運行錯誤、數(shù)據(jù)錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動甚至造成用電設(shè)備永久性損壞,給人們的工作和日常生活造成了巨大損失。一般設(shè)備在“瞬變”發(fā)生頻次20萬次/小時狀態(tài)下工作,電子設(shè)備壽命會縮短40%,電機設(shè)備壽命會縮短30%,照明設(shè)備壽命會縮短35%~45%據(jù)統(tǒng)計,電子設(shè)備的故障有75%是由于瞬變和浪涌造成的;旧厦慨斠粋電感性負荷被切斷時,就會有比正常電壓的峰值高很多倍的用戶側(cè)高次諧波產(chǎn)生。
交流整流再逆變用電設(shè)備,在交流變直流過程中產(chǎn)生的諧波與上述的交流整流直流用電設(shè)備一樣,它在直流逆變成交流時又有逆變波形反射到交流電流,這類設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量不僅有低次諧波,也有高次諧波。
電網(wǎng)中存在諧波,對電網(wǎng)供電的質(zhì)量造成影響。濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作,是抑制和防止干擾的一項重要措施。諧波治理首先要控制好諧波產(chǎn)生的源頭,其次我們還要通過增加濾波裝置進行諧波的消除。如何正確選擇有效的諧波質(zhì)量方案非常關(guān)鍵。
SVC利用可控硅控制電抗器的等效基波阻抗,不僅受到系統(tǒng)諧波影響大,而且自身會產(chǎn)生大量的諧波,必須配套采用濾波器組,濾除SVC自身產(chǎn)生的諧波含量;SVG采用三電平單相橋技術(shù),單相可輸出5電平電壓波形,采用載波移相的脈沖調(diào)制方法,不僅受系統(tǒng)諧波影響小,還可以抑制系統(tǒng)的諧波。與SVC相比,SVG采用多重化、多電平或脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)等措施后,大大減少了補償電流中的諧波含量。3.是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波:晶閘管整流設(shè)備。由于晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越來越廣泛的應用,給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道,晶閘管整流裝置采用移相控制,從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波,從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負載時則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達基波的 30%;接容性負載時則含有奇次諧波電壓,其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈沖整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計表明:由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。