谐波污染治理.doc

'谐波污染治理关键词：谐波滤波器电容器无功补偿自愈为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，基本思路有两条：-条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控制为1,这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置O目前，治理谐波的主要方法就是在谐波源处安装滤波器，就近吸收谐波源产生的谐波电流，现在广泛采用的滤波器为无源滤波器。1、谐波治理标准到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用口益广泛，谐波所造成的危害也口趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规TILoGB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》。该标准对不同电压等级各次谐波允许注入值都作了具体规定，其规定公用电网谐波电压(相电压)限值。2、滤波器及其种类常用的滤波器，大致分为以下七种类型：2.1、单调谐波滤波器单调谐滤波器通频带窄，滤波效果好，损耗小，调谐容易，是使用最多的-,种类型。2.2、双调谐滤波器双调谐滤波器可替代两个单调谐滤波器，只有一•个电抗器(L1)承受全部冲击电压，但接线复杂，调谐困难，仅在超高压系统中使用。2.3、一阶高通滤波器一阶高通滤波器因基波损耗大，一般不采用。2.4、二阶高通滤波器 二阶高通滤波器通频带很宽，滤波效果好，既可调谐振点，又可调谐曲线锐度，并可防意外共振与放大，因此也有以二阶宽通带做低次滤波器。2.5、三阶高通滤波器三阶高通滤波器一般用电弧炉滤波2.6、“C”式高通滤波器“C”式高通滤波器，用于电弧炉滤波，对二次谐波特别有效。2.7、无源滤波器装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波,乂可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不甚理想。无源滤波器也称为LC滤波器，可分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器，实际应用中常采用儿组单调谐滤波器和儿组高通滤波器组成一个滤波装置，单调谐滤波器也叫单调谐滤波回路，其主要由控制器、滤波器参考图片电容器、电抗器和投切开关以及其控制回路和保护回路组成。无论高压和低压，都是一样的。由于单调谐滤波器使用的元件少，成本也较低，因此，极为受欢迎，应用也就较广泛了。低压LC滤波器的主要电压等级为400V、660V、1000V几种,这主要视用户的电压等级不同而不同。高压滤波一般是指6KV、10KV、35KV电压等级而言，一•般而言，主要滤波在6KV、10KV系统。高压滤波器和低压滤波器的区别，主要是使用的元器件的耐压不同，其所承受的电流也不同，要求的安全距离也就不同了，其设计和制造的难易程度也就有极大的区别了。滤除的电流大小也要视所要滤除谐波的系统的谐波电流大小而定。滤除谐波的多少视每一个工程的实际情况而不同，一般为系统原含有谐波量的20%飞0%不等。也可视工程的具体情况，多设几组滤波器，滤波效果达到原有谐波含量的70%以上，但这要在保护回路上多下功夫，其保护回路也就相对复杂一点了。 总之，滤波的最后结果是要使系统的谐波含量满足国家标准的要求或用户对谐波的要求为止。我们知道，电容器对无功功率进行补偿，我们在滤波回路当中也使用了电容器，它在谐波频率上的作用是滤波，但在基波频率上的作用则是无功补偿，因此，滤波电容器在基波频率上是起到无功补偿的作用的。3、低压补偿滤波装置低压滤波补偿装置的设计，要遵循国家的相关规定。一般而言，低压滤波补偿装置采用柜式安装。滤波装置的设计和效果的评估，主要是看效果是否真正滤除了谐波，是否遵循了国家关于谐波的标准。每一个柜壳可以安装2飞路不等，视具体情况而定。4、高压滤波补偿装置高压滤波补偿装置可以采用柜式安装，也可以采用框架式安装。用滤波电容器、滤波电抗器组成LC单调谐滤波回路，针对某次谐波进行滤除，电抗器可以是铁心的，视应用的功率大小，电抗器还可以使用空心电抗器。因是高压，必须满足国家对于高压装置的相关规定.5、电容器MKP和MPP技术之间的区别在于电力电容器在补偿系统中的连接方式。5.1、MKP(MKK,MKF)电容器技术是在聚内烯薄膜上直接镀金属。其尺寸小于用MPP技术的电容器。因为对生产过程较低的要求，其制造和原料成本比MPP技术要相对地低很多oMKP是最普遍的电容器技术，并且由于小型化设计和电介质的能力，它具有更多的优点。5.2、MPP(MKV)电容器MPP技术是用两面镀金属的纸板作为电极，用聚内烯薄膜作为介质。这使得它的尺寸大于采用MKP技术的电容器。生产是非常高精密的，因为必须采用真空干燥技术从电容器绕组中除去全部残余水分而且空腔内必须填注绝缘油。这项技术的主要优势是它对高温的耐受性能。5.3、自愈两种类型的电容器都是自愈式的。在自愈的过程中电容器储存的能量在故障穿孔点会产生一个小电弧。电弧会蒸发穿孔点临近位置的细小金属，这样恢复介质的充分隔离。电容器的有效面积在IH愈过程中不会有任何实际程度的减少。每只电 容都装有一个过压分断装置以保护电气或热过载。测试是符合VDE560和TEC70以及70A标准的。5.4、电容器的发展直到大约1978年，制造电力电容器仍然使用包含PCB的介质注入技术。后来人们发现，PCB是有毒的，这种有毒的气体在燃烧时会释放出来。这些电容器不再被允许使用并旦必须处理，它们必须被送到处理特殊废料的焚化装置里或者深埋到安全的地方。包含PCB的电容器有大约30W/kvar的功率损耗值。电容器本身由镀金属纸板做成。由于这种电容被禁止使用，一种新的电容技术被开发出来。为了满足节能趋势的要求，发展低功耗电容器成为努力的目标。新的电容器是用干燥工艺或是用充入少量油（植物油）的技术来生产的。现在用镀金属塑料薄膜代替镀金属纸板。因此新电容充分显示出了其环保的特性，并且功耗仅为0.3W/kvar。这表明改进后使功耗降至原来的l/100o这些电容器是根据常规电网条件而开发的。在能源危机的过程中，人们开始相控技术的研究。相位控制的结果是导致电网的污染和许多到现在才搞清楚的故障。由于前一代电容器存在一个很高的自电感（所以功耗情况很差，达到现在的100倍），高频的电流和电压（谐波）不能被吸收，而新的电容器则会更多地吸收谐波。因此存在这种可能，即，新、旧电容器工作在相同的母线上时•会表现出运行状况和寿命预期的很大差异，由于上述原因有可能新电容器将在更短的时间内损坏。电网条件己经发生急剧的变化，选择正确的电容器技术越来越重要。电容器的使用寿命会受到如下因素的影响而缩短：5.4.1、谐波负载5.4.2、较高的电网电压5.4.3、高的环境温度我们配电系统中的谐波负载在持续增长。在可预知的将来，可能只有组合电抗类型的补偿系统会适合使用。很多供电公司已经规定只能安装带电抗的补偿系统。其它公司必须遵循他们的规定。如果一个用户决定继续使用无电抗的补偿系统，他起码应该选用更高额定电压的电容器。这种电容器能够耐受较高的谐波负载，但是不能避免谐振事故。 6、功率因数补偿系统6.1、电力电子装置的应用场合今天，许多生产过程中没有电力电子装置是不可想象的。至少以下用电设备在每个工厂都得到了应用：6.1.1、照明控制系统（亮度调节）6.1.2.开关电源（计算机，电视机）6.1.3.电动机调速设备6.1.4、自感饱和铁芯6.1.5、不间断电源6.1.6、整流器6.1.7.电焊设备6.1.8.电弧炉6.1.9、机床（CNC）6.1.10、电子控制机构6.1.11、EDM机械所有这些非线性用电设备产生谐波，它可导致配电系统本身或联接在该系统上的设备故障。仅考虑导致设备故障的根源就在发生故障现象的用电工厂内可能是错误的。故障也可能是由于相邻工厂产生的谐波影响到公用配电网络而产生的。在您安装一套功率因数补偿系统之前，如下工作是非常重要的：对配电系统进行测试以确定什么样的系统结构对您是合适的。可调谐的滤波电路和组合滤波器已经是众所周知的针对谐波问题的解决方案。另外的方法就是使用动态有源滤波器。6.2＞基本术语6.2.1、载波（AF）是附加在电网电压上的一个高频信号，用于控制路灯、HT/NT转换系统和夜间储能加热器。6.2.2、载波(AF)检出电路由一•个初级扼流线圈和一•个并联谐振电路(次级扼流线圈和电容)并联组成的元 件。AF锁相电路用于检出供电部门加载的AF信号。6.2.3.电抗在电容器回路出联扼流线圈。6.2.4、电抗系数扼流线圈的电感XL相对于电容电感XC的百分比。标准的电抗系数是：例如5.5%、7%和14%o6.3、组合滤波器两个不同电抗系数回路并联以检出杂波信号，用于低成本地清洁电网质量。Cos中功率因数代表了电流和电压之间的相位差。电感性的和电容性的COS中说明了电源的质量特性。用COS中可以表述电网中的无功功率分量。6.4、傅立叶分析通过傅立叶分析使得将非正弦函数分解为它的谐波分量成为可能。在正弦频率30上的波形己知为基波分量。在频率nXgo0上的波形被称为谐波分量。6.5、谐波吸收器，调谐的由一个扼流线圈和一个电容器串联组成的谐振电路并调谐为对谐波电流具有极小的阻抗。该调谐的谐振电路用于精确地清除配电网络中的主要谐波成分。6.6、谐波吸收器，非调谐的由一•个扼流线圈和一•个电容器出联组成的谐振电路并调谐为低于最低次谐波的频率以防止谐振。'