低壓配電係統諧波汙染主要危害和防範措施
日期:2013年05月22日 10:13:22

 

低壓配電係統諧波汙染主要危害和防範措施

 

      隨著越來越多的人防工程被開發利用,在低壓配電係統中出現了許多非線性負載,如:變頻空調機、恒流穩壓給水裝置等,這些非線性負載會引起係統內電流、電壓波形發生畸變,產生大量的高次諧波,配電網諧波的危害日漸明顯,諧波治理已不容忽視。因此,分析引發諧波畸變的各類擾動源,並針對諧波畸變的危害提出相應的防範措施,對低壓配電係統的安全運行具有重要意義。

                                              

 

 

低壓配電係統諧波汙染主要危害:

      (1)由於諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖,不僅導致變壓器、電容器等電氣設備的磁滯及渦流損耗增加,而且使絕緣材料承受的電壓力增大;再者,諧波電流能使變壓器的銅耗增加,所以變壓器在嚴重的諧波負荷下將產生局部過熱、噪聲增大現象,從而加速絕緣老化,縮短變壓器等電氣設備的使用壽命,降低供電可靠性;

      (2)導致電力電纜發熱,在三相對稱回路中,三次諧波在三相導線中相位相同,在中性線上疊加後產生了3倍於相線的諧波電流和諧波電壓,導致了中性線溫度升高。大量的OA設備及電子式熒光燈使三次諧波在係統中的占有率增大,因此,諧波引起中性線發熱的問題值得關注。當高頻電流通過導線時,線路集膚效應加重,線路外表麵電流密度加大,就會導致線路(相線及中性線)發熱;

      (3)當配電線路與通訊線路平行或相距較近時,由於兩者之間存在靜電感應和電磁感應,容易形成電場耦合和磁場耦合,三次諧波分量效應更顯強烈,並在通訊係統內產生聲頻幹擾,從而降低信號的傳輸質量,破壞信號的正常傳輸,不僅影響通話的清晰度,嚴重時將威脅通訊設備及人身安全;

      (4)導致低壓配電設備工作異常,諧波畸變可使配電用低壓電器設備(斷路器、漏電保護器、接觸器、熱繼電器等)發生故障。諧波電流使低壓電器設備鐵損、銅損增加,集膚效應加劇,從而產生異常發熱、誤動作等故障;

      (5)導致電網的各類保護及自動裝置產生誤動或拒動,特別在廣泛應用的微機保護、綜合自動化裝置中表現突出,容易引起區域係統瓦解,造成故障擴大等惡性後果;

      (6)建築物突發火災被證明也有一部分與電網諧波有關。同時,電網諧波還會嚴重削弱和幹擾電網的經濟運行,造成電網“公害”。

 

      對於配電網諧波汙染及其可能造成的負麵影響,我國將於近期出台諧波控製強製性規範,強化對諧波汙染的治理,目前,國內一些企業已開始重視對諧波汙染的製理,投資安裝了諧波濾波器,取得了節能和提高電網品質的雙重效果。

 

鑒於配電係統諧波的危害及國家對諧波汙染的治理要求,應積極采取消除或抑製諧波危害的防範措施:

 

      (1)在根據負載確定電力變壓器額定容量時,應考慮諧波畸變而留有裕量。在民用建築設計中一般應保證變壓器負荷率為70%—80%左右,該負荷率的工程裕量即可防範諧波引起的變壓器發熱危害;

      (2)通過采用高性能的用電設備,改善其諧波的保護性能,提高設備的抗諧波幹擾能力;

      (3)在電纜截麵的選擇中,應考慮諧波引起線纜發熱的危害。對於連接諧波主要擾動源設備的配線,確定線纜載流量時應留有足夠裕量,可適當放大一級選擇線纜截麵。在三相四線製係統中,應考慮三次諧波電流和高次諧波電流引起的集膚效應對中性線的發熱危害,即在中性線截麵的選擇中留有足夠裕量,一般與相線等截麵,特殊情況下甚至需大於相線截麵;

      (4)交流濾波裝置能夠有效地吸收諧波源所產生的諧波電流,降低諧波電壓是抑製諧波“汙染”的有效措施之一。一般由電容器、電抗器、電阻器組合而成,結構簡單,運行可靠,維護方便,一次性投資較少,適合應用在許多場合;

      (5)采取快速可變的電抗器或電容元件組合,形成動態無功補償裝置(或稱靜止無功補償裝置)與諧波源並聯,不僅可有效地減少諧波量,而且能夠抑製電壓波動、閃變,增加係統阻尼,提高係統功率因數,保證電網供電質量。靜補裝置一次性投資較大,但是,經濟和社會效益較好,適合於有較大諧波源的場所;

      (6)在設計和施工階段,建議采取以下措施抑製諧波對電子設備的幹擾;

           ①為該類設備設計專用回路供電,盡可能避免幹擾沿供電線路竄人;

           ②為易受幹擾設備加裝線路濾波器,消除或抑製諧波分量,淨化電源;

           ③使該類設備配線盡可能遠離諧波電流畸變嚴重的線路,以避免空間電磁幹擾。

      (7)無源串聯濾波器技術先進,安全可靠,對清除諧波汙染效果十分顯著,同時,增加了電網係統的可靠性和現有網絡及配電櫃的負載能力,提高了低壓電網的效率,延長了燈具和設備中電容器的壽命,應進行大規模推廣。

 

      電力消費的趨勢是高效率用電與高質量用電相接合,電力汙染不符合綠色用電的要求。進行諧波治理,提高電力品質與節能相結合。諧波治理是個綜合治理過程,一方麵要從源頭抓起,加強設備的管理,防止諧波的產生,更重要的是提高認識,積極進行諧波治理,防止災害產生。