1、減少非線性用電設(shè)備與電源間的電氣距離。也就是減少系統(tǒng)阻抗,換句話說就是提高供電電壓等級(jí)。某鋼廠就取得了不錯(cuò)效果,該鋼廠原是用35kV供電,由兩個(gè)110kV變電所各架設(shè)一回35kV專線供電,而它的主要用電設(shè)備是電弧爐,雖然進(jìn)行了五次、七次諧波治理,但在110kV的35kV母線上測(cè)得諧波分量仍接近或稍超國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但在麗水局在遂昌新建了一個(gè)220kV變電所而且離該鋼廠僅4km左右,用5回35kV專線供電,使35kV母線的諧波分量控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi),此外該廠還使用了較大容量的同步發(fā)電機(jī),使這些非線性負(fù)荷的電氣距離大大下降,使該廠生產(chǎn)的諧波對(duì)電網(wǎng)的危害性下降,這種方法投資是最大的,往往需要和電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)。
2、諧波的隔離。非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波,它不僅直接影響到本級(jí)電網(wǎng),而且經(jīng)過變壓器后,還會(huì)影響到上幾級(jí)電網(wǎng)。如何把這些非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波不影響或少影響其他幾級(jí)電網(wǎng),這也是諧波治理的一個(gè)基本方法。這一方法在電網(wǎng)中廣泛采用,發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過Y/△、Y0/△、Y0/Y等接線組別的變壓器,把發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三次、九次等零序分量的諧波與上級(jí)電網(wǎng)隔離開來,因此在110kV以上高壓電網(wǎng)上,三、九次諧波分量很小,幾乎是零。而10kV由于大多數(shù)配變?yōu)?/span>Y/Y0接線,35kV也有少量Y/Y0接線的直配變,因此在10kV和35kV系統(tǒng)中三、九次諧波分量會(huì)比高壓電網(wǎng)大。為了減少低壓對(duì)10kV電網(wǎng)的影響,我局現(xiàn)在10kV配電系統(tǒng)中推廣使用了D,yn11接線組別的配電變壓器,有效的減少了三、九次諧波的影響。
3、安裝濾波器。目前對(duì)變電所側(cè)和用戶側(cè)諧波治理的方法,多采用安裝濾波器來減少諧波分量。濾波器分為有源濾波器和無源濾波器兩大類。
有源濾波器的基本工作原理是把電源側(cè)的電流波型與正弦波相比較,差額部分由有源濾波器進(jìn)行補(bǔ)償,這是諧波治理的發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,功率電子元件的成本下降,這一技術(shù)一定會(huì)在諧波治理上占主導(dǎo)地位的。
無源濾波器是通過L、C串聯(lián)或并聯(lián),使其在某次諧波產(chǎn)生諧振,當(dāng)發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí),使濾波器兩端該次諧波的電壓很小,幾乎接近零,這類濾波器往往接在變壓器的二次側(cè)出口處,從而使變壓器的一次側(cè)該次諧波的分量也很小,達(dá)到對(duì)該次諧波治理的目的。串聯(lián)無源濾波器多用于對(duì)五、七、十一次諧波治理中,而且往往同時(shí)采用兩組以上濾波器,諧振在五、七次,同時(shí)起補(bǔ)償電容器組的作用。目前,在電力行業(yè)中,它多用于35kV和110kV變電所的10kV母線上,兩組濾波器中的電容器容量大于變電所無功補(bǔ)償容量,串聯(lián)電感后,諧振在五、七次諧波頻率中,使無源濾波器一物二用,具體計(jì)算公式如下:
當(dāng)無源濾波器中,L、C串聯(lián)諧振在n次諧波頻率時(shí),電容器和電感在工頻時(shí)的參數(shù):
Xc=n2XL得,當(dāng)n=5時(shí),Xc=25XL Uc=1.04U,Qc=1.04QLC
當(dāng)n=7時(shí),Xc=49XL,Uc=1.02U,Qc=1.02QLC
一般在電容器無串聯(lián)電感時(shí),電網(wǎng)額定電壓為10kV,變壓所母線電壓在10.5kV以上,電容器額定電壓多選用11kV/ 。因此,用整治五次諧波的濾波器電容額定電壓就常選取11.5kV/ 或12kV/ ,用來整治七次諧波的濾波器電容額定電壓就常選取11kV/ 。
但是由于計(jì)算精度和電容器、電感器的制造精度等原因,若按計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)來配備,在標(biāo)準(zhǔn)化審查時(shí)就通不過,為了保證串聯(lián)濾波器能在五、七次諧波頻率時(shí)諧振,我們要求電感有一定的調(diào)節(jié)范圍,從而確保濾波器能正常工作。具體調(diào)試方法如下圖,調(diào)節(jié)電感,在諧波分析儀中該次諧波值最小時(shí),則認(rèn)為濾波器已調(diào)試成功。 .
4、變頻器的諧波治理。在發(fā)達(dá)國(guó)家中是變頻器和變頻器諧波治理設(shè)備是配套供應(yīng)的,由于變頻器的設(shè)備價(jià)格和配套的變頻器諧波治理設(shè)備的價(jià)格相差不多,我國(guó)的好多用戶,往往只安裝變頻器,不安裝配套的諧波治理設(shè)備。隨著變頻技術(shù)的推廣,會(huì)使電網(wǎng)中的諧波影響加劇,因此希望用電管理部門做好用戶工作,做到變頻器與配套的諧波裝置二者同時(shí)設(shè)計(jì),一起投運(yùn)。
5、用戶側(cè)多投一些同步電動(dòng)機(jī),它一方面可以進(jìn)行無功補(bǔ)償,減少電壓波動(dòng)及電壓閃變,另一方面它又能吸收一部分諧波電流,對(duì)諧波治理也有很大好處。例如,某鋼廠,在同步電動(dòng)機(jī)全開時(shí),110kV和35kV母線的電壓,諧波分量基本能在允許范圍內(nèi),如果同步機(jī)停運(yùn),則這兩點(diǎn)的電壓諧波分量會(huì)超標(biāo),因此用戶投入同步機(jī)對(duì)電網(wǎng)是有利的。
單相電焊機(jī)它是一個(gè)諧波源,在五十年代出現(xiàn)過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)提供電焊機(jī)電源,這也是一種諧波治理方法。在三十年代,上海的電車、電鍍都是用交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)來供電車和電鍍電源。但是在整流技術(shù)發(fā)展的今天,我們當(dāng)然不會(huì)使用這一落后的技術(shù)手段來治理諧波,而是采用價(jià)格低廉的無源濾波器。
在供電系統(tǒng)中進(jìn)行諧波治理有不少困難,非線性負(fù)荷不是24小時(shí)平穩(wěn)運(yùn)行的,如電弧爐、中頻爐在出爐時(shí)會(huì)停運(yùn),在熔化和冶煉過程中,出力又有變化,因此諧波是在變化的。所以采用一個(gè)或幾個(gè)固定的無源濾波器的投切,不可能和非線性負(fù)荷變動(dòng)進(jìn)行同步,而目前有源濾波器又不可能大力推廣。從技術(shù)上說,目前對(duì)諧波治理有一定難度,而且雖然串聯(lián)L、C無源濾波器對(duì)五、七次諧波起了治理作用,但是對(duì)某次諧波在某個(gè)條件下會(huì)起放大作用,從這一點(diǎn)來看,希望加強(qiáng)用電設(shè)備的治理工作。