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谐波对于智能建筑的影响及解决方案
日期: 2017-06-30
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智能建筑的谐波主要来自两个方面:

1、大量非线性负荷形成的谐波源,比如:计算机系统、开关电源、电流发生畸变,产生谐波。

 

2、公用电网本身就具有一定的谐波含量和配电变压器作为谐波产生的谐波,公用电网侧传输到配电系统。这些恶劣的谐波环境会对于智能建筑中的用电设备和系统造成了特别大的危害。接下来小编来为您介绍一下谐波影响智能建筑的表现及其解决方法。

 

谐波对于智能建筑的影响:

 

1、由于设备自身产生的接地电流在设备和真实地之间产生一个电压降,因此,容易使电脑死机;高次谐波会在中性线上叠加,中性线电流能够在建筑物金属结构上任意流动,从而产生不受控制的磁场,即引发计算机屏幕的频闪现象;由于开关、短路以及负载变化而引起的短时间电压变化将会引起灯光频闪,过度的频闪将会使人体不舒服;严重的谐波畸变会引起在一个正弦周波内的额外过零点,影响测试设备,干扰程序控制装置的同步性,导致控制装置死机。

 

2、智能建筑中线缆密布,系统设备繁多,微电子装备复杂,且防护能力弱,高次谐波治理将会使智能化系统设备产生误码、错码、误动作,使信号系统受到污染、产生噪声,甚至连通话质量都不能保证。随着低电压信号在IT设备中使用的增加,比特错误率也随之提高,甚至可以高到使整个网络瘫痪。

 

3、在谐波电压作用下,电容器会产生额外的功率损耗,加快绝缘介质的老化。更为严重的是,大量谐波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振,造成电容器超载而损坏;使与电容器连接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变、超压、过负荷而损坏。

 

4、配电回路的谐波治理电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时,电弧电流随时间的变化要比工频正弦电流大,电弧电压的恢复要迅速得多,使电弧容易重燃,导致误跳闸或在该跳闸的时候根本不跳。剩余电流可能会达到使剩余电流保护装置动作的设定值。事实表明,空气电磁断路器不能遮断其分断能力范围内波形畸变率超过50%的故障电流,而且还会导致断路器损坏。

 

5、电压谐波会导致感应电动机的额外损耗。高次谐波治理导致的扭矩脉动在联轴器和轴承处会产生磨损和裂纹。由于电机速度是固定的,谐波中储藏的能量就以额外的热量形式散发了,导致设备过早老化。

 

6、对于电力电缆和配电线路,谐波电流频率增高会引起明显的集肤效应,导线电阻增大,线损加大,发热增加,绝缘过早老化,容易发生接地短路故障,形成潜在的火灾隐患。在智能建筑中大量集中使用电子计算机和大面积采用电子节能气体光源照明的场合,中性线电流甚至达到相线电流的2倍,致使中性线过热、烧毁,甚至导致火灾。

 

谐波影响智能建筑解决方案

 

1、有源电力滤波器APF是20世纪80年代以来逐渐兴起的谐波抑制新方法,目前己成为谐波抑制的一种趋势。它的优点是:能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿,可以弥补无源滤波器的不足,获得比无源滤波器更好的补偿特性,是一种理想的补偿谐波装置。

 

与无源滤波器相比,有源滤波器有以下优点:

①为高次谐波电流源,不受系统阻抗的影响。

②没有共振现象,系统结构的变化不会影响补偿效果。

③原理上比LC滤波器更为优越,用一台装置就能完成各次谐波的补偿。

④即使高次谐波的频率发生变化,也能完全补偿。

 

有源电力滤波器的变流电路可分为电压型和电流型,目前实际应用的装置中90%以上是电压型。从与负载连接形式的角度可分为并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器两大类。现在运行的装置几乎都是并联型,上述类型都可以单独使用也可以和LC滤波器混合使用。

 

目前,有源电力滤波器的研究主要集中在交流有源电力滤波器,直流有源电力滤波器的研究也在逐步开展,典型的研究之一是在直流输电系统中的应用。

 

  2、高功率因数变流器整流装置是电力系统的主要谐波源。对整流装置改进,使其尽量不产生谐波,并且电流电压同相位,称高功率因数整流器或高功率因数变流器

①采用整流电路的多重化。

②采用脉宽调制整流电路。

③采用带斩波器的二极管整流电路。

④矩阵式变频电路。

faq / 相关疑问
发布时间: 2017 - 06 - 30
虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单等特点,在现阶段广泛应用于配电网中,但由于无源滤波装置特性受系统参数影响大,只能消除特定的几次谐波,而对某些次谐波会产生放大作用,甚至谐振现象等因素,随着电力电子技术的发展,滤波研究方向逐渐转向有源电力滤波器(APF)。 有源电力滤波器即用可控的功率半导体件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零。达到实时补偿谐波电流的目的,与无源滤波器相比,有源电力滤波器具有一下特点: 1、不仅能补偿各次谐波,还可抑制闪变,补偿无功,有一机多能的特点,在性价比上比较合理; 2、滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危害; 3、实现动态补偿,可对频率和大小均变化的谐波与无功功率进行补偿,对补偿的对象变化有极快的响应。 4、可对谐波和无功功率同时进行补偿,而且所补偿无功功率的大小可做到连续调节。 5、在补偿无功功率时可以不要储能元件;在补偿谐波时所需的储能元件的容量也不大。 6、即使所补偿对象的电流过大,有源电力滤波器也能正常的发挥补偿作用,不用担心会发生过载情况。 7、受电网的阻抗影响不大,不容易和电网阻抗发生谐振。 8、既可对一个谐波和无功源进行单独补偿,也可对多个谐波和无功源进行集中补偿。
发布时间: 2017 - 06 - 30
谐波治理的好处:     1、安装谐波治理装置后,有效的降低了谐波电流,增加了变压器的有效容量,可增加相应的带载能力,减少扩容所需的投资。     2、安装谐波治理装置后,可有效的降低变压器的损耗,提高变压器的安全运行系数,起到节能降耗的目的。     3、安装谐波治理装置后,可有效的降低拉出的单晶的质量,提高单晶的无位错率。     谐波治理的方法目前常用的谐波治理的方法无外乎有二种,无源滤波和有源滤波。     下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。     1、无源谐波滤除装置 国内低压侧高水平的谐波滤除装置是采用光纤触发系统,大幅度降低因谐波干扰致使电缆触发所产生的误动。无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来,组成LC 串联回路,并联于系统中,LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上,例如5次、7次、11次谐振点上,达到滤除这3次谐波的目的。其成本低,但滤波效果不太好,如果谐振频率设定得不好,会与系统产生谐振。现在,市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种,主要是因为低成本,用户容易接受。虽滤波的效果较差,只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。     由于其低成本,市场的需求也就大,一般而言,低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式,高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。由于我国的中小企业大多数是私有的,业主对谐波的危害认识不足,一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波,而有的企业由于谐波的含量太大,常规的无功补偿不能凑效,供电部门对...
发布时间: 2017 - 06 - 30
谐波治理的重要性想必大家都已经知道的很清楚了,下面我就简单的举两个个例子给大家看看谐波治理案例分析: 随着科学技术的发展,随着工业生产水平和人民生活水平的提高,非线性用电设备在电网中大量投运,造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗,而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行,造成了这些装置的误动与拒动,直接威胁电网的安全运行。 举个常见的例子来说,电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行,的确比常用的白炽灯好,不仅亮度高又省电,而且使用寿命也长。但是相反,在大量投运节能灯后,就会发现节能灯的损坏率大大提高。这是由于节能灯是非线性负荷,它产生较大的谐波污染了这一片电网,造成三相负荷基本平衡情况下,中心线电流居高不下,线电压与相电压之比比1要小得多,造成了该片电网供电质量下降,用电设备发热增加,电网线损增加,使得该区的配变发热严重,严重影响其使用寿命。 因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理,使谐波分量不超过国家标准,保证电用设备安全稳定的运行,具有十分重要的作用。 下面以几个事例简单分析一下谐波治理的必要性及优势。       事例一:杭州市文化广播电视集团的空调系统、综合性系统、广播电视等在试运行阶段,经常出现因零序电流过大而引起舞台灯光系统跳闸事件。经谐波检测,发现该系统产生的高次谐波脉冲电流超标,占到了总量的3%,严重影响了该单位的电力系统以及正常工作的开展。 为此,杭州市电力局及时向该单位提出安装有源电力滤波装置的建议。整改后,系统运行恢复正常,设备使用寿命进一步得到延长,电能损耗与谐波治理影响大幅度降低,诚如杭州市文化广播电视集团基建办工艺部主任郑建华所言:“从3、4月份逐步投入谐波治理这项工程,我们的用电质量明显提高了,从30%...
发布时间: 2017 - 06 - 30
提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术,我们通常采用的方法主要有三种:随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。  1.随机补偿   随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接,通过控制、保护装置与电机,同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗,以补励磁无功为主,此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。  随机补偿的优点:用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活,维护简单、事故率低等。  2.随器补偿  随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧,以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功,配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分,对于轻负载的配变而言,这部分损耗占供电量的比例很大,从而导致电费单价的增加。  随器补偿的优点:接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功,限制农网无功基荷,使该部分无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低无功网损,具有较高的经济性,是目前补偿无功最有效的手段之一。  3.跟踪补偿   跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置,将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户,可以替代随机、随器两种补偿方式,补偿效果好。  跟踪补偿的优点是运行方式灵活,运行维护工作量小,比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。应优先选用跟踪补偿方式。
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