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住宅小区公用电网谐波治理方法探讨

2015年06月11日17:01 

在住宅小区公用电网负荷主要是家用电器,因此在公用电网产生的谐波污染具体有如下特点:

(1) 特征谐波电流以3次、5次、7次为主。

(2) 住宅小区公用电网的非线性负荷具有基波功率因数高,含谐波功率因素低的特点,如个人电脑基波功率因素可以达0.9,但是含谐波功率因素在0.5~0.6之间。

(3) 住宅小区供用电网的非线性负荷具有单个负荷用电容量相对小,同时集中使用概率大,负荷总数量大,造成谐波电流的数量叠加效应,且具有谐波电流每日相对波动比较大的特点。

(4) 住宅小区公用电网的非线性负荷随着居民生活规律改变而变化,通常在晚间负荷处于每天用电高峰,谐波含量最高,白天负荷处于每天用电低谷,谐波含量最低。

(5) 住宅小区公用电网的非线性负荷呈现季节性波动,通常在夏、冬季负荷处于每年用电高峰,谐波含量最高,春、秋季负荷处于每年用电低谷,谐波含量最低。

(6) 住宅小区公用电网的非线性负荷还具有明显的区域性特点,主要体现在不同区域受天气影响而有所不同,不同区域人们的消费水平不同而有所不同,城乡收入差异造成消费水平不同而有所不同等。

(7) 谐波污染越严重的地区 ,导致电能质量越来越低,但是严重地区对供电电能质量要求却越高。一是由于非线性家电负荷均比较敏感;二是谐波造成的损失越大,如数据丢失,家电寿命缩短或损坏、停电。

结合住宅小区公用电网谐波污染的特点,目前普遍采用电容补偿的方式补偿基波无功,在谐波污染不严重的的情况下尚能保证安全运行,如果在谐波污染严重的情况下,不可避免发生谐波的谐振而造成重大事故,目前已经普遍存在的问题是住宅小区公用电网的电容补偿柜由于谐波原因损坏严重而被强制退出运行或者在有的地区采用不设置电容补偿柜的设计方案以避免谐波危害,但这样做并不能完全避免谐波的危害,尤其是在当前和未来随着谐波污染的更加严重,如线路损耗的增加、变压器发热而过早损坏和不明原因的停电事故发生等,阻碍了电网的安全、高效运行。

虽然近年 也有探讨采用无源滤波器的方式对住宅小区供用电网进行谐波治理,理论和实践证明这是不可行的,无源滤波器是基于配电网的基波无功功率设置LC滤波回路,回路投切的基准是基波无功功率,我们尚不探讨投切控制器对含有谐波的电网的无功功率的测量准确性,由于住宅小区居民用电设备的随机使用不确定性,导致基波无功功率需要变化较大,滤波回路的投入只能保证基波无功需求,不能控制流入滤波回路的谐波电流,不可避免流入的谐波电流超过设计要求造成过载损坏滤波电路,引起配电设备故障事故。

本文探讨采用有源滤波电力滤波装置在住宅小区公用电网谐波治理和无功补偿的技术和经济可行性。住宅小区公用电网谐波治理装置必须要具备动态跟踪电网基波无功功率和谐波电流的变化,实时检测实时补偿的功能,国外很早就有此类装置,即有源电力滤波装置APF,其基本原理是从补偿电网中检测出谐波电流和基波无功,由补偿装置产生一个与谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含基波成分,同时动态补偿基波无功功率使电网无功功率因数达到0.98.这种滤波能对频率和福值都有变化的谐波及无功进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响,因而受到广泛的重视。只是由于以下3个原因限制了在我国的应用:

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