電能質(zhì)量的好壞關(guān)系著一國經(jīng)濟的總體效益,在美國每年就因電能質(zhì)量問題造成直接或間接損失260億美元。鑒于此,我國必須高度重視起電能質(zhì)量治理。
由于現(xiàn)在科技發(fā)展迅速日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、智能建筑越來越離不開計算機技術(shù)、通信技術(shù)和電力電子PLC控制技術(shù),人們?nèi)粘I钰呄蛑悄芑钪谐霈F(xiàn)越來越多的現(xiàn)代化電力電子設(shè)備和裝置,如計算機、通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、各種數(shù)字辦公設(shè)備、復(fù)印機、微波爐、錄像機、電視機及各類充電器等日常辦公生活用電器、各類高壓燈具(碘鎢燈、水銀燈、節(jié)能燈、日光燈等),造成了惡劣的諧波環(huán)境,對保證電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運行造成了極大的威脅。
雖然這類設(shè)備單臺容量比上述兩類設(shè)備容量要小,但它的分布面廣,數(shù)量多,是推廣使用的技術(shù)手段,因此它的諧波污染應(yīng)引起足夠關(guān)注。
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(fù)荷的非線性造成。近年來,工業(yè)和居民用電負(fù)荷加大,以及電力電子裝置廣泛使用,導(dǎo)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。
無源濾波器由LC等被動元件組成,將其設(shè)計為某頻率下極低阻抗,對相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流,其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道;而有源濾波器由電力電子元件和DSP等構(gòu)成的電能變換設(shè)備,檢測負(fù)載諧波電流并主動提供對應(yīng)的補償電流,補償后的源電流幾乎為純正弦波,其行為模式為主動式電流源輸出。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國電能質(zhì)量治理產(chǎn)業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》分析,近年來,電能質(zhì)量治理產(chǎn)品市場需求容量不斷擴大,增長強勁。其中,無功補償裝置與諧波治理兩大主要產(chǎn)品市場發(fā)展最為迅猛,產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量都有大幅提升。
諧波保護(hù)器具有很強的抑制和消除能力,最高可消除99%的因各種諧波引起的電壓、電流的畸變,防止諧波引發(fā)的計算機屏幕頻閃,以及由于開關(guān)、短路、負(fù)載變化引起的燈光頻閃。
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(yīng)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(fù)載時則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達(dá)基波的 30%;接容性負(fù)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。