制造行業電能質量特點

現代工業技術之發展,制造行業的電力系統中電力電子裝置應用日益廣泛,各種非線性電子設備裝置如變頻器、整流器、及各種開關電源等的大規模運用,雖完善了現代工業自動控制的技術,同時亦產生大量的諧波干擾電網。其中變頻器在各個生產行業中的應用極為廣泛。

與傳統的直流調速相比,變頻器可以實現交流電動機的無級調速,滿足生產工藝過程對電機調速控制的要求,以提高產品的產量和質量,又可大幅度節約能源,降低生產成本。但是不論是直流調速還是交流調速技術,其電氣設計中均采用了整流電路,給系統帶來了嚴重的諧波污染。


典型負載

制造行業中運用了大量的自動化流水線,含有大量的非線性負載,會產生大量的諧波并注入電網,電能質量大幅下降,影響設備的正常運行。


諧波對制造行業供電系統的危害

(1)對于變壓器,諧波電流可導致銅損和雜散損耗增加,諧波電壓則會增加鐵損。

(2)諧波電流的發熱作用大于有效值相等的工頻電流,諧波含量較高的電流能使斷路器的開斷能力降低,加大了斷路器容量的配置。諧波還會使低壓配電系統低壓進線柜的電壓保護由于相位變化而誤動或拒動。

(3)在電力系統中,因為趨膚效應,高的諧波頻率增加了導線的諧波電阻。因此諧波電流會增加線路損耗,并降低線路的傳輸能力。此外諧波還可能引起浸漬絕緣局部放電,加速電纜絕緣老化,縮短電纜的使用壽命。

(4)如果加于電度表的電壓、電流的波形為非正弦波,使工作磁通的波形變為非正弦波,任何非正弦波均可分解為一系列高次諧波,同頻高次諧波磁通之間相互作用會產生附加力矩,因而引起附加誤差,甚至造成計量混亂。

(5)諧波的存在,會使控制設備損壞或出現誤動作的幾率大大增加。電力電子設備對供電電壓的諧波畸變很敏感,如可編程控制器(PLC),在較高的畸變量可導致控制設備誤動作,進而造成生產或運行中斷,導致更大的經濟損失。

(6)對于諧波污染的負載,一旦在生產過程中,出現誤跳閘,可能造成電腦的數據丟失,輕則造成一定的經濟損失,重則導致全部數據癱瘓,由于諧波電流的影響將會帶來非常惡劣的影響。


制造行業電能質量治理解決方案

1 利用APF有源濾波器治理諧波

制造行業負載中含有變頻器,整流器及開關電源燈,都是典型的諧波源,會嚴重影響電力系統穩定性。針對制造行業電網諧波現狀,治理諧波的最佳解決方案是采用有源濾波技術,一般而言,有源濾波器(受控電流源)與一個產生諧波的負荷并聯連接,該受控電流源產生與負荷的諧波電流大小相同相位相反的補償電流,以此來消除負荷產生的諧波對配電網的影響。

APF選型:

有源濾波器的設計容量=運行電流*電流畸變率

注:為了使補償效果更佳,一般留有裕量,因此一般在計算容量乘以1.2作為最后的配置容量。

2 項目配置方案

設備名稱 安裝位置 治理方式 解決問題
有源濾波器 負載進線斷路器下端 集中治理 濾除諧波電流,提高供電系統可靠性。

小結:本裝置投入使用后不僅可以保證制造行業的諧波電流下降幅度非常明顯而且可以提高現場的功率因數,在容量足夠的情況下,現場的電流畸變率將會由23%下降至5%左右。

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