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        技術支持

        多種技術治理電能質量存在的問題

        添加時間:2016-01-25 16:50:34  瀏覽次數: 次  :

                固定調諧補償是一種可以在有諧波存在的環境下運行的無功補償技術,同時具有一定程度的諧波濾除作用。
        1.單純電容補償。
                電容器可以補償電動機產生的無功功率,以提高功率因數。
                但這些電容器會和變壓器形成諧振回路,而且隨著電容器投入切除,諧振頻率會不斷變化,就有可能在某些投切比例下正好放大了系統中存在的諧波,造成系統諧波、電容器壽命縮短甚至爆炸等等危害。
                因此,單純電容補償措施,在目前工業環境下已經屬于應該淘汰的措施。
        2.固定調諧電容補償。
                在補償電容器回路上附加電抗器,讓電容器和電抗器形成頻率固定的諧振回路,并且讓這個頻率比系統中存在的所有諧波頻率都小,這樣不僅不會再放大諧波,而且還具有一定的衰減作用。
                固定調諧補償是一種可以在有諧波存在的環境下運行的無功補償技術,同時具有一定程度的諧波濾除作用。
                電容器和電抗器之間的阻抗比不同,諧振頻率就不同,產生的作用就也有差別,常見的阻抗比有14%、12.5%、7%、5.67%四種。
                14%阻抗比的情況,對于3次以上的諧波都不會放大,但對各次諧波的濾除能力低,而且對3次零序諧波沒有濾除作用。
                由于六脈波諧波源不產生3次非零序諧波,所以這種阻抗比不常用。
                12.5%阻抗比的情況,作用和14%的情況差不多,只是諧波濾除作用略微強一點,也不常用。
                7%阻抗比的情況,對于5次以上的諧波都不會放大,并且具有一定的濾除作用,大約可以濾除20%左右的六脈波諧波源產生的諧波,特別適合于只有六脈波諧波源,且諧波問題本來不嚴重的情況下,作為同時治理無功功率和諧波問題的綜合措施,也可以配合無源濾波或者有源濾波技術使用。
                5.67阻抗比的情況,對于5次以上的諧波都不會放大,而衰減作用更大,對六脈波諧波源產生的諧波,可濾除40%到50%,但對電容器和電抗器的參數漂移有一定要求,投資比7%阻抗比的設備要高一點,適合于只有六脈波諧波源,固有諧波成分輕微標的情況下,作為同時治理無功功率和諧波問題的綜合措施,比如變頻器一類設備占總容量比例在20%到40之間的應用場合。
                固定調諧補償設備是在有諧波環境下工作的,元件上承受的電壓和電流都比沒有諧波的情況高,所以,為單純電容器補償設計的電容器,以及不是專門為諧波環境運行設計的電抗器,都不能用來組成固定調諧補償設備。
        低、中、高壓系統都可以采用固定調諧補償技術。
        3.動態投切技術。
                電容器切除后沒有放完電就再次投入,如果正好是電源電壓相位和電容器電壓相反的瞬間,電容器上就會承受過電網峰值的電壓,甚至達到峰值電壓兩倍的過電壓,同時充電電流很大,會損壞電容器。
                在電容器初充電期間,充電電流的大瞬時值遠大于正常運行情況,如果正好在電流大瞬時值的時候切除,也可能損傷電容器。
                因此,接觸器投切的電容器,投入和切除動作之間必須有時間間隔。
                這樣,就做不到利用在無功功率快速變化的同時進行實時補償的方式,來緩解電壓瞬變了。
                利用晶閘管配合觸發電路上的檢測判斷功能,可以在檢測到電源電壓與電容器電壓接近的瞬間投入,或者在電容器充電電流過零時切除,能夠不受投切時間間隔限制,達到快速投切的要求,這種方式稱為動態投切。
                動態投切用帶控制單元的晶閘管作為投切開關,投資比接觸器投切要高。
                實際上并不需要把所有補償回路都設計成動態投切,只需要一部分補償回路采用動態投切,利用自動轉換方式,在靜態投切的電容器放電完成或者充電平穩之后,與動態投切的電容器之間進行交換,始終讓一半左右的動態投切回路保持投入,這樣,不論是需要投入還是切除補償回路,都可以利用動態投切回路瞬時執行,達到動態投切的效果,這種方式就是動-靜結合投切技術。
                動態投切技術目前只能用于低壓補償。
        4.無源濾波技術。
                無源濾波技術也稱調諧濾波技術,它本質上仍然是調諧原理,只不過調諧頻率從衰減端更加靠近需要濾除的諧波頻率,例如調諧頻率略低于250Hz的調諧回路,能夠濾除大部分5次諧波,調諧頻率略低于350Hz的調諧回路,能夠濾除大部分7次諧波等等,把能夠濾除大部分5、7、11、13次諧波的四個分支回路組合起來,就能夠濾除六脈波諧波源產生的大部分諧波。
                無源濾波技術適用于諧波源都是六脈波設備。
                無源濾波和固定調諧補償一樣,基本回路都是由電容器和電抗器組成的調諧回路,都同時具有濾波和補償功能。只不過固定調諧補償以無功補償為主,濾波功能只是順帶有一些,而無源濾波以諧波濾除為主,順帶具有補償作用。
                無源濾波的調諧頻率很接近諧波頻率,因此要求調諧頻率,而且不能明顯漂移,所以,對于設計計算能力,電容器和電抗器的質量,以及參數漂移的限制等都要高很多,所以投資明顯高于固定調諧補償,而且能夠掌握此技術的制造商也遠沒有固定調諧補償普遍。
                無源濾波技術雖然是很多諧波治理廠商沒能掌握的技術,但對于掌握了此項技術的廠商而言,卻是屬于成熟技術,其運行可靠性是相當高的。
                無源濾波技術既可以用于低壓系統,也可以用于中、高壓系統。
        5.有源濾波技術(ACF)。
                和無源濾波不同,有源濾波技術不是利用的調諧原理,而是利用有源逆變技術,產生出諧波來和系統原有諧波抵消,得到濾波的目的。
                有源濾波需要實時檢測系統諧波情況,然后以有源逆變作為執行手段,實時產生反相位諧波去抵消系統諧波。
                所以,有源濾波技術實際上是一種自動控制技術,不受調諧頻率限制,可以濾除一定范圍內的各次諧波,使用四線制的帶零序的有源逆變,還能夠濾除零序三次諧波,而且,濾除諧波的程度,要比無源濾波更強,濾除得更干凈。
                有源濾波同樣可以逆變出不同相位的基波成分來抵消基波無功電流,因此也同樣具有無功補償的能力。有源逆變的發生機制是實時的,可以實時補償無功功率和濾除諧波,所以,有源濾波也能夠有效緩解電壓瞬變。
                但有源濾波技術是一種復雜技術,投資成本遠高于調諧技術,而且有源逆變理論上還存在逆變顛覆的技術隱患,所以,有源濾波技術應該用在調諧濾波技術不能充分解決問題的場合,不應該作為諧波治理的手段。
                存在大量的非六脈波諧波源產生的變化諧波的場合,需要把諧波成分濾除得特別干凈的場合,以及存在大量的3次零序諧波的場合,才是真正需要有源濾波技術的合理的應用場合。
                另外因為元件因素,有源濾波目前還很難直接制造中壓以上的產品。
        6.中壓SVC技術。
                SVC技術也是一種調諧濾波技術,是調諧頻率可以動態改變的調諧濾波技術的總稱,分為兩個大類,一類是通過晶閘管動態投切調諧回路內的電容器而電抗器容量保持不變,使得回路諧振頻率動態變化的TSC方式,另一類是通過晶閘管動態投切調諧回路內的電抗器而保持電容容量不變,使得回路諧振頻率動態變化的TCR方式。SVC技術用于在中壓環境解決諧波次數不斷變化的諧波濾除需求,是有源濾波技術在中壓領域的一種替代技術。
                和有源濾波不同的是,能夠同時濾除的諧波次數受到設備回路數的限制,也就是每一個回路雖然可以改變諧振頻率用于濾除不同次數的諧波,但只能同時濾除單次諧波,有幾個回路就只能同時濾除幾個單次諧波。
                SVC技術是利用晶閘管串并聯方式進行投切的,技術要求相當復雜,投資成本相當高。
                因此,SVC技術是一種高成本的替代技術,用于彌補中壓系統不能使用有源濾波技術的問題,但其功能作用并不能完全替代有源濾波技術。
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