有源電力濾波器在有色行業軋機上的應用
目前,許多變電所的負荷中含有大量的非線性負荷,如整流裝置、交—交變頻裝置、煉鋼電弧爐、電力機車、交流電焊機、計算機的開關電源、帶電子鎮流器的熒光燈,它們工作時的電流也是非正弦電流。諧波電流流經係統中包括發電機、輸電線、變壓器在內的各種阻抗元件時,必然產生非正弦的電壓降,使交流係統內的各點的電壓波形也發生不同程度的畸變。電壓畸變的程度取決於負荷容量與電網容量的相對比值以及供電係統對諧波頻率的阻抗,畸變的電壓反過來對整流裝置從係統中取用的電流波形又有影響。因而諧波電流和諧波電壓是相伴而生、相互影響的。諧波對用電設備的正常運行會產生如下**影響,因此需在供電線路上設置有願濾波器解決諧波問題。
1.諧波產生**影響的種類
1.1通訊乾擾
由於非線性負荷供電係統產生的諧波對與其鄰近的通訊線路產生靜電感應及電磁感應,在通訊係統內產生**影響。
1.2對同步發電機的影響
電力係統中的同步發電機,特彆是以非線性負荷為主或以發電電壓直接供給非線性負荷的同步發電機,高次諧波對其有較大**影響。諧波電流引起定子特彆是轉子部分的附加損耗和附加溫升,降低了發電機的額定輸出。
1.3電力電容器的影響
由於電容器的容抗和頻率成反比,電力電容器對諧波電壓*為敏感。諧波電壓加速電容器介質老化,介質損失係數增大,容易發生故障和縮短壽命,諧波電流常易使電容器過負荷和出現不允許的溫升。電容器與電力係統還可能發生危險的諧振。此時,電容器成倍地過負荷,響聲異常,熔斷器熔斷,使電容器無法運行。伴隨著諧振,在諧振環節常出現過電壓。
1.4電纜線路絕緣的影響
對電纜線路,非正弦電壓使絕緣老化加速,漏泄電流增大;當出現並聯諧振過電壓時,可能引起放炮並擊穿電纜。
1.5對變壓器的影響
諧波電壓使變壓器激磁電流增大,頻率變壞,並惡化其功率因數。諧波放大會造成主變聲音異常。
1.6對測量儀表的影響
高次諧波對感應型有功和無功電度表會引起誤差,頻率愈高,誤差愈大,且均為負誤差。
1.7對繼電保護自動裝置等的影響
當諧波電壓水平教高時,對供電係統的電壓自動調節的誤差有所增加。負序係統的高次諧波電流對具有負序電流濾波器的繼電保護裝置有**影響。諧波電流惡化甚至破壞利用電力線路作為聯係通道的運動裝置的工作。高次諧波對脈衝———相位控製的可控矽(晶閘管)整流裝置的工作,可能造成脈衝丟失而燒壞可控矽管。由於諧波的這些危害,所以在設計和建設非線性負荷的配電所時,必須按國家製定的諧波標準《電能質量公用電網諧波》GB/T14549-93采取抑製和消除諧波的措施。
抑製和消除諧波,主要歸結為抑製和消除諧波電壓,使電壓畸變率符合國家標準;使注入公共連接電的諧波電流符合國家標準。
2.產生諧波的類型
諧波負荷電流是由所有的非線性負荷所產生的,有以下幾類:
①開關模式電源(SMPS);②電子熒光鎮流器;③調速的傳動裝置;④不間斷電源(UPS);⑤磁性鐵芯裝置。
3.KYYLB有源電力濾波器的原理和工作特點
3.1KYYLB有源電力濾波器原理
KYYLB有源電力濾波器的工作原理是從補償對象中檢測出諧波電流,由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流,以抵消原線路諧波源所產生的諧波,從而使電網電流隻含有基波分量。其中核心部分是諧波電流發生器與控製係統,及其工作靠數字信號處理(DSP)技術控製快速絕緣雙極晶體管(IGBT)來完成。
3.2KYYLB有源電力濾波器係統組成
KYYLB有源電力濾波器係統主要由兩大部分組成,即指令電流檢測電路和補償電流發生電路。指令電流檢測電路的功能主要是從負載電流中分離出諧波電流分量和基波無功電流,然後將其反極性作用後發生補償電流的指令信號。補償電流發生電路的功能是根據主電路產生的補償電流,計算出主電路各開關器件的觸發脈衝,此脈衝經驅動電路後作用於主電路。這樣電源電流中隻含有基波的有功分量,從而達到消除諧波與進行無功補償的目的。根據同樣的原理,KYYLB有源電力濾波器還能對不對稱三相電路的負序電流分量進行補償。
3.3KYYLB有源電力濾波器特點
KYYLB有源電力濾波器投入工作後,對抑製供電電源中的諧波有著明顯的作用,治理後諧波含量小於5%,使流入電網的諧波電流波形得到明顯改善,電網電壓的波形也得到明顯的改善,節能效果也很明顯,不需要建立諧波通路,裝置本身的能耗也很低。KYYLB有源電力濾波器*大的特點是對變化的諧波進行快速的動態跟蹤,它跟據負荷的諧波進行動態的補償,它不但能濾去高次諧波而且能對基波無功進行補償,達到負荷的電流波形和係統的電壓波形一致,從而實行一機多能,是諧波治理的理想裝置。與KYLB無源濾波裝置相比,具有高度的可控性和快速的響應特性,並且能跟蹤補償各次諧波,自動產生所需要變化的無功功率。其特性不受係統影響,無諧波放大的威脅,相對體積重量較小。隨著KYYLB有源電力濾波器在我國的不斷推廣應用,也帶來了巨大的經濟效益和社會效益。
4.結束語
KYYLB有源電力濾波器作為提高係統經濟性、**穩定性及改善供電質量的關鍵技術之一,在世界範圍內應用發展很快。隨著KYYLB有源電力濾波器的理論和實驗上取得一定的進展,有色行業中由於軋機容量大,負荷每個道次諧波參數變化大,KYLB無源濾波裝置很難滿足有色行業大型軋機的工作特性。因此KYYLB有源電力濾波器在有色行業大型軋機上的應用具有無可比擬的優勢,隨著技術的成熟和價格的不斷降低將逐步得到廣泛的應用。通過以上分析,有色行業軋機供電母線上安裝KYYLB有源電力濾波器,將很好的解決由諧波引起的一係列問題,提高係統的供電質量,保證設備的可靠**的運行。