諧波治理與節能

/E甲節能August 2012 VoL G No 4諧波治理與節能馮菊梅/王娟/黃鵬洲/馬鑫(中國建筑設計咨詢(xún)公司,北京100120)Harmonics Control and Energy SavingFeng Jumei Wang Juan/ Huang Pengzhou/ Ma Xin摘要本文論述了諧波產(chǎn)生的原因及危害并提出治理諧波流,損壞電容器補償等電氣設備。的必要性。針對某項目闡述了諧波治理方案和節能效益分析。關(guān)鍵詞諧波治理節能(4)導致電機和變壓器產(chǎn)生附加損耗和過(guò)熱,產(chǎn)生機械振動(dòng)、噪聲和諧波過(guò)電壓,降低效Abstract This paper discusses the causes and harm of率和利用率,縮短使用壽命。harmonic, and puts forward the necessity of harmonic control(5)對鄰近的通信、電子或自動(dòng)控制設備產(chǎn)According to a project the authors introduce the method of生干擾,甚至使其無(wú)法正常工作。harmonic control and analyse the benefit of energy savin2某項目諧波產(chǎn)生及治理方案Keywords harmonic control, energy saving2.1諧波源該項目大部分是商業(yè)、寫(xiě)字樓、娛樂(lè )樓和影1諧波治理的必要性城等,由于大量的日光燈、電梯和動(dòng)力用電等用電1.1諧波的主要來(lái)源設備的使用,使得配電系統中存在大量的諧波原。影響電源質(zhì)量的主要因素是非線(xiàn)性用電設諧波電流在配電系統中產(chǎn)生諧波電壓畸變使得備,非線(xiàn)性用電設備主要有以下四大類(lèi)型配電系統的電能質(zhì)量惡化。因此諧波亟待治理。(1)交流整流再逆變用電設備:如變頻調22諧波治理方案速、變頻空調和雙速風(fēng)機等。(1)諧波治理的目標(2)用于舞臺影劇院和可控硅調光設備。使相電流總諧波電流大幅降低,在不超出(3)設備:如電視、電腦等。濾波器容量的情況下諧波濾除率大于80%便系(4)大量的直管熒光燈的電子整流器等統相電流諧波含量和電壓諧波總畸變率達到國1.2諧波的危害家標準要求。使中性線(xiàn)電流三次諧波電流降低電力諧波存在的危害有:到國家標準限值以?xún)?降低過(guò)大的電流對中性(1)諧波導致保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng),線(xiàn)造成的壓力。引發(fā)非正常斷電和設備損壞,導致重大的無(wú)法(2)治理方案估量的損失。對本項目進(jìn)行實(shí)地檢測,掌握具體的諧波(2)諧波電流頻率增高會(huì )引起明顯的集膚數據,并分析諧波產(chǎn)生的原因?；趯?shí)測數據效應,使電力電纜和配電線(xiàn)路的導線(xiàn)電阻增大,在相應的位置有針對性地安裝有源濾波裝置。線(xiàn)損加大,發(fā)熱增加,絕緣過(guò)早老化,易發(fā)生接經(jīng)過(guò)實(shí)際驗證,該方案切實(shí)可行并達到了治理地短路,形成火災隱患。諧波和節能的預期目的。下面就具體方案和節(3)誘發(fā)電網(wǎng)諧振,導致諧波過(guò)電壓和過(guò)電能效益進(jìn)行探討和分析。中國煤化工CNMHG24www.znjzdq.cn萬(wàn)方敵據2012年8月第6卷第4期建的電氣綜臺技水l0kV母線(xiàn)0,4kV母線(xiàn)1#西北變scB10-400/10電容負載負載負載負載償柜圖1配電系統示意圖3項目介紹及節能分析32測試系統3.1項目供電系統測試點(diǎn):各變壓器0.4kV出線(xiàn)側,分析軟該項目共有變壓器15臺,主要負載為照明件: HIOKI3197專(zhuān)用軟件。和動(dòng)力等。33測試數據及分析15臺變壓器配電系統圖接線(xiàn)基本類(lèi)似,本以6#變壓器為例,圖2是6#變壓器的測次對1#~6#變壓器進(jìn)行測試。系統組成如圖試數據及分析。1、表1所示。從測量數據可以看出,由于存在大量單相表1變壓器主要情況表負載,造成三相不平衡度很大;使諧波源設備產(chǎn)生大量3、5、7次諧波電流,其中3次諧波電流變壓器型號主要負載在中性線(xiàn)中疊加,使電流波形畸變率最高達到1#scB10-1600/102#ScB10-1250/10照明動(dòng)力259%,諧波含量為732A×259%=189.59A。scB10-1250/10照明.動(dòng)力根據測試數據,需在變壓器低壓側加裝三相四4#scB10-1600/10照明動(dòng)力5#scB10-1600110照明、動(dòng)力線(xiàn)濾波裝置,以治理負載產(chǎn)生的大量3、5、7次諧6#scB10-1600/10照明、動(dòng)力波電流。VIEWDMM說(shuō)定3P45kA□2495982Hz定3P45kA■2485091HzU rms [v] peak+[v] peak-[V] THD [X]ch12357k3ch223673381123623374-337.4I rms [A] peak+ [A] peak-[A] ITHD [X]20.8dch167k■漲-11k268ch28.614k184k-1832380.73k■126k-125k259ch48463k■.79-B77kP [W]S [A Q [var] PFch115的.1585.958c28.13.145N84489541. 000kA/dsv9.165M3M8.853M8.952Sm454477MB.146M8952U12357118.671 kA Psum8454M2366V128614kAUm8.4xUave [v] Iave [A] Unb [X23628.673k9.3236.18.732kA148.462kAKFITHD保持電壓倍率電流锫率時(shí)向軸保持圖2(a)電流、電壓數據圖2(b)電流、電壓波形中國煤化工CNMHG智能建到電氣技術(shù)25萬(wàn)方敵據Em能cmamAugust2012Vol.6N。4VIEW定3P45A□245981Hz說(shuō)定3P45kA24V58.81HzCHITHD1 [X] THD2[X] THD3 [X]「次數U[I[A]P[W]IH2.52.32.5次數123578652k8151N16660-1208.881k8.NM|THD13398.158kB838M68.8:-÷-2.54B.18.881k8.MU [V]6.65■17883kB.8MTHD2[x235.6Il73.18.853k8.88Ms.888k:…………8_001060k10803[x6.566k:……:913821kB908NM2I [A]3.88k8B89B.651k11—18B834k8898M000k0000M3.86M.………:……13.70k8N6.388M15848.03k-8889N6.636r168.18881k8.88N9.152M1718B.067k888N128364658囚表/例列表選擇通道保持囚表/列表選擇通道保持圖2(c)諧波電流、電壓柱狀圖圖2(d)諧波電流電壓數據圖26#變壓器的測試數據及分析34諧波治理裝置選型有源電力濾波器。1#變壓器諸波含量為245A×8%=19.6A,5#變壓器諸波含量為689A×23.1%=考慮到濾波裝置需留有足夠的裕量,因此在1#159.16A,在變壓器低壓負載側安裝一臺200A變壓器低壓負載側安裝了一臺50A三相四線(xiàn)有三相四線(xiàn)有源電力濾波器。源電力濾波器。6#變壓器諧波含量為732A×259%=189.59A,2#變壓器諧波含量為01A×10.8%-25412A,在變壓器低壓負載側安裝一臺200A三相四線(xiàn)在變壓器低壓負載側安裝一臺300A三相四線(xiàn)有源電力濾波器。有源電力濾波器。35安裝方式3#變壓器諧波含量為76A×208%=16557A,如圖3所示的是1#變壓器諧波治理裝置在變壓器低壓負載側安裝一臺200A三相四線(xiàn)的安裝位置,其他幾臺變壓器類(lèi)同。有源電力濾波器。36節能分析4#變壓器諧波含量為877A×143%=1254A,諧波電流治理后,節能分析如下:在變壓器低壓負載側安裝一臺150A三相四線(xiàn)1)濾波后減少的無(wú)功損耗PH10kV母線(xiàn)0.4kV母線(xiàn)1#西北變scB10-400/10容補APF負載負載負載負載柜圖3諧波治理裝置安裝位置中國煤化工CNMHG26www.znjzdq.cn萬(wàn)敵據2012年8月第6卷第4期建的電氣繰合技術(shù)身∑×(H2)X Sin中n4小結H=5.7,1l13通過(guò)以上分析可以看出,因為諧波電流,使=0.49kW得電網(wǎng)的可靠性、安全運行存在很大隱患。有源2)濾波后減少的有功損耗Po:電力濾波器并聯(lián)在電網(wǎng)中,可有效緩解諧波對P=√3×U1×(-1)×coss=74kW電網(wǎng)的壓力,將諧波危害降低到最低。同時(shí),經(jīng)過(guò)諧波治理,還有一定的節能效果,會(huì )降低線(xiàn)路3)諧波在變壓器中的有功能量損耗Pr:及變壓器損耗,提高輸電設備的使用壽命,節約社會(huì )資源。P-3∑Kx=1557KW供電系統的安全始終是第一位的,如何保證電網(wǎng)系統安全,需要從各個(gè)方面考慮,盡可能式中-通過(guò)變壓器的h次諧波電流減少或者降低存在的供電安全隱患,實(shí)現綠色Rx-變壓器工頻等值電阻;電網(wǎng)、節能降耗,符合現代化企業(yè)發(fā)展要求,諧Kn-由于諧波的集膚效應和鄰近效應使波治理勢在必行。電阻增加的系數當h為5、7、118和13時(shí),K李考文獻可分別取2.1、2.5、3.2和3.7。[1]褚俊偉.電力系統分析[M].北京:水利電力出版社,4)諧波無(wú)功的能量損耗D1:1995[2]胡銘,陳衍.有源濾波技術(shù)及其應用[J].電力系統自動(dòng)D×Q1=3.53kvar化,200,24(3):28[3]羅安.電網(wǎng)諧波治理和無(wú)功補償技術(shù)及裝備[M].北京:其中Q1=√3×U1x1×sin中國電力出版社,2006[4〕姜齊榮,趙東元,陳建業(yè).有源電力濾波器:結構·原有源濾波器的功率損耗,按照平均2kW計理·控制[M].北京:科學(xué)出版社,2005算,則:濾波總有功節省為:P=PH+PT+P0-2kW= 21 46k W濾波總無(wú)功節省為:D=3. 53kVar(1)每年節省有功電費(按照每年12個(gè)月每月工作22d,每天12h計算):P×12月×22d×12hx0.6元/kWh=4.08萬(wàn)元馮繭褥(2)每年節省諧波無(wú)功電費(無(wú)功功率18.00元/kvar/月,按照每年12個(gè)月計算):1987年7月畢業(yè)于重慶建筑工程大18元/kVAR/月×d×12月=76248元學(xué)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),高級工程師,注冊電氣工程師。河北省建筑智能學(xué)會(huì )常務(wù)理(3)總節省電費費用(按照每年12個(gè)月計亨,河北省電氣學(xué)會(huì )會(huì )員,北京市綠色建算):筑評價(jià)標識專(zhuān)家,北京地區勘察設計行總節省電費費用(RMB)業(yè)高新技術(shù)企業(yè)認定專(zhuān)家。參與編制華北電氣標準設計圖集,設計工程有河北=a項+b項=4.16萬(wàn)元省白樓賓館2號樓、上海地鐵一號線(xiàn)步行注:以上結果是在測量值和其他估計值的基街、秦皇島郵政綜合營(yíng)業(yè)機、泥河灣博物礎上計算而得,測量的誤差和估計值的誤差將會(huì )館主館、河北省行政學(xué)院培訓樓等等,獲省、部級設計獎10項。直接影響最終計算結果。本計算僅供參考。中國煤化工CNMHG智能建電氣技術(shù)27萬(wàn)方敵據