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有源滤波器 | 电能质量治理设备之一

2021年01月22日14:51 

有源滤波器是电能质量治理设备,常用于治理谐波。

电能质量(Power Quality):导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差,其内容包括电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变与谐波、电压暂降与短时间中断等。

系统调压在系统中选择一些关键性的母线作为电压监测点,若能降电压监测点的电压偏差控制在允许范围内,系统中其它点的电压及负荷电压就能基本满足要求。这些电压监测点称为电压中枢点。电压中枢点一般选择系统内装机容量较大的发电厂高压母线,容量较大的变电站低压母线,有大量地方负荷的发电机母线。发电机调压:首先被考虑,缺点:此方法只能满足电厂地区负荷的调压要求,对于通过多级电压输电的负荷无法满足要求。变压器调压:这种调压方式的前提是系统的无功功率充足,这种方式只是改变了电力系统无功功率分布。在无功功率充足的系统中,应大力推广采用有载调压变压器。至于无功电压的分级自动控制,则是另外一个层面的事了。工程案例:平时的电能质量分析报告,无功配置计算是比较关键的点(另一个是谐波计算)。最终得出的无功补偿配置方案应该来自于两个方面,一个是理论计算,就是根据类似线路长度,箱变台数的电气参数,算出需要配置多少无功,另一个就是仿真计算,计算在大小方式下,相关元件母线电压的情况。

电能质量问题引发的危害:

1)系统角度,谐波会导致一些不正常现象:一是超高压长线上,谐波电流若较大,潜供电弧熄灭会被延缓,单相重合闸可能会失败,扩大事故,消弧线圈接地的系统中同样存在这个问题;二是谐波分量较大的时候,可能引起保护误动或拒动,如零序三次谐波过大,可能引起接地保护误动;三是计量和测量误差,尤其对过零检测相位的表计来说,更为严重。

2)谐波引起设备的附加损耗,降低效率。尤其是对电容器组的影响,随着频率的提高,其介质损耗会明显增加;对输电线路来说,由于谐波频率高和趋肤效应的原因,线路电阻会增加,因而引起附件线损;同时变压器和电机等,都会引起一定附加的铜耗和铁损,产生局部过热。

3)加速绝缘老化,很大缩短设备寿命。谐波作用下,绝缘老化物理过程明显加剧,对电缆,电容器等危害很大。

4)可能产生局部的串联或并联谐振,并放大谐波水平。从而导致谐波支路中的设备因过电压或过电流而损坏。如在电容器装置中串接电抗率的电抗器后,可以对电网5次及以上谐波有抑制作用,但对5次以下谐波却有放大作用。

5)谐波对通信系统的干扰。若谐波频率接近载波频率,电力线载波通信和远动装置信号传输会被一定程度干扰,此外通过电磁、静电和传导耦合途径,也会对平行敷设的通信线路产生干扰。

有源滤波器(APF)作为一种新型的谐波治理技术,与无源滤波技术相比,优势主要表现在以下几个方面:

实现动态补偿,可对频率和大小均变化的无功功率进行补偿,响应速度快;

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