諧波治理對電能質(zhì)量的影響
隨著節(jié)能降耗力度的加大以及新能源和智能電網(wǎng)的大規(guī)模快速應用,電網(wǎng)用戶日趨增多,用電設備日趨復雜。大量節(jié)能燈、變頻器的使用以及風能、太陽能并網(wǎng)發(fā)電等分布式電源增加,使得電網(wǎng)中的諧波問題日趨嚴重,諧波治理技術(shù)由此發(fā)揮巨大作用。
在辦公室電腦上就能看到客戶的諧波情況,這是上海坤友電氣有限公司,*新推出KYWK-9000電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。
電能質(zhì)量的好壞,直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量,評價電能質(zhì)量有三方面標準。先是電壓方面,它包含電壓的波動、電壓的偏移、電壓的閃變等;其次是頻率波動;*后是電壓的波形質(zhì)量,即三相電壓波形的對稱性和正弦波的畸變率,也就是諧波所占的比重。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)水平和人民生活水平有所提高,非線性用電設備在電網(wǎng)中大量投運,造成了電網(wǎng)的諧波分量占的比重越來越大。它不僅增加了電網(wǎng)的供電損耗,而且干擾電網(wǎng)的保護裝置與自動化裝置的正常運行,造成了這些裝置的誤動與拒動,直接威脅電網(wǎng)的**運行。
舉個常見的例子來說,電子節(jié)能燈在使用量所占比重較小的電網(wǎng)中運行,的確比常用的白熾燈好,不僅亮度高又省電,而且使用壽命也長。但是相反,在大量投運節(jié)能燈后,將產(chǎn)生較大的諧波,“污染”一片電網(wǎng)。因此,我們對諧波必須進行治理,使諧波分量不超過國家標準,從而保證了電能質(zhì)量,使客戶用電無憂。
目前,電器設備使用越來越頻繁,諧波對電能質(zhì)量的影響也越來越大。但是,從我國目前的電能質(zhì)量諧波治理產(chǎn)品市場的角度來看,仍落后于對電能質(zhì)量控制較好的發(fā)達國家。
目前,常用的諧波治理裝置有兩種:KYLB無源電力濾波裝置和KYYLB有源電力濾波裝置。KYLB無源電力濾波裝置的主要結(jié)構(gòu)是把電抗器與電容器串聯(lián)起來,再并聯(lián)于系統(tǒng)中。10千伏以下電力系統(tǒng)大多數(shù)采用KYLB無源電力濾波裝置。一般而言,KYLB無源電力濾波裝置的成本低,但濾波效果一般。從發(fā)展前景看,由于成本較低,市場的前景可觀。KYYLB有源電力濾波裝置是在無KYLB無源電力濾波裝置的基礎上發(fā)展起來的,它的濾波效果好,在其額定的無功功率范圍內(nèi),濾波效果可達到****。但成本極高,如果成本能有所下降,將大大有利于KYYLB有源電力濾波裝置的推廣。
未來,我國在電能質(zhì)量治理技術(shù)上,將取得重要進展,從而有力地推動我國電能質(zhì)量治理產(chǎn)品市場的發(fā)展,諧波治理設備市場也將隨之迎來發(fā)展期。據(jù)專家預計,2011~2015年,諧波治理設備市場年容量可達200億~250億元,市場空間巨大。
節(jié)能作用減少電流損耗
諧波治理后并不會給產(chǎn)生諧波的設備帶來直接的節(jié)能效果,但是由于諧波電流的減少也存在間接的節(jié)能效果,主要有以下兩個方面:
一方面是變壓器。對變壓器而言,諧波電流可導致銅損和雜散損耗增加。與純基波運行的正弦波電流和電壓相比較,諧波對變壓器的整體影響是溫度升高,也就是損耗增加。因此,諧波治理對減少變壓器的損耗還是有一定的作用。當諧波電流比較大,且總諧波電流含量較高時,諧波治理對減少變壓器損耗有較明顯的效果。
比如一些互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心機房,大量的使用了UPS系統(tǒng)設備,這些UPS設備有些是電流諧波含量較高的,諧波電流非常大,這就會明顯增大變壓器的損耗,這時候諧波治理的作用就顯現(xiàn)出來了。
另一方面是配電線路。因為線路是有阻抗的,在導體中非正弦波電流所產(chǎn)生的熱量與具有相同均方根值的純正弦波電流相比較,非正弦波會有較高的熱量,也就是諧波電流會引起電纜更高的溫升。該額外溫升是由電纜的集膚效應所引起的,而這種現(xiàn)象還取決于頻率及導體的尺寸。導線的直徑愈大,因集膚效應而使諧波頻率下電阻的增加愈明顯,諧波產(chǎn)生的附加損耗也越大,諧波治理后的節(jié)能效果就會越突出。
諧波是非線性負荷接入電網(wǎng)造成的,諧波的危害十分嚴重。用電客戶使用的任何電氣設備都可能是諧波源,但只有大功率設備產(chǎn)生的諧波容易超過國家規(guī)定的標準,給企業(yè)自身及電網(wǎng)**運行帶來危害。
諧波治理有效降低了各生產(chǎn)企業(yè)的成本,提高了客戶的產(chǎn)品質(zhì)量,使電網(wǎng)的電能質(zhì)量管理工作得以提高。
名詞解釋
諧波源自一種整數(shù)倍于工頻50赫茲的高頻電流,大量的諧波電流會引起電網(wǎng)中的電壓畸變,嚴重危害電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。同時,大量的諧波在電網(wǎng)中積累疊加導致線路損耗增加,浪費電能。據(jù)測算,在電網(wǎng)的供電損耗中,有10%的損耗由諧波污染導致。諧波治理可以有效降低電能損耗,增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性。