礦區(qū)電網(wǎng)諧波研究與治理

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1、礦區(qū)電網(wǎng)諧波研究與治理-X電網(wǎng)電能質(zhì)量要求電能質(zhì)量包括四個(gè)方面的相關(guān)術(shù)語和概念:電壓質(zhì)量,即用實(shí)際電壓與額定電壓間的偏差（偏差含電壓幅值，波形和相位的偏差），反映供電企業(yè)向用戶供給的電力是否合格；電流質(zhì)量，即對(duì)用戶取用電流提岀恒定頻率、正弦波形要求，并使電流波形與供電電壓同相位，以保證系統(tǒng)以高功率因數(shù)運(yùn)行，這個(gè)定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善，并降低網(wǎng)損；供電質(zhì)量，包含技術(shù)含義和非技術(shù)含義兩個(gè)方面：技術(shù)含義有電壓質(zhì)量和供電可靠性；非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量包括供電企業(yè)對(duì)用戶投訴的反應(yīng)速度和電力價(jià)格等；用電

2、質(zhì)量，包括電流質(zhì)量和非技術(shù)含義，如用戶是否按時(shí)、如數(shù)繳納電費(fèi)等，它反映供用雙方相互作用與影響用電方的責(zé)任和義務(wù)。一般地，電能質(zhì)量的定義：導(dǎo)致用戶設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差。這個(gè)定義簡單明晰，概括了電能質(zhì)量問題的成因和后果。隨著基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制設(shè)備與電子裝置的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即變頻裝置、電弧爐煉鋼、電氣化鐵道等非線性、沖擊性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波對(duì)電能質(zhì)量的污染與破壞，而電能作為商品，人們會(huì)對(duì)電能質(zhì)量提出更高的要求，保障電能質(zhì)量既是電力企業(yè)的責(zé)任，供電企業(yè)應(yīng)保

3、證供給用戶的供電質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)也是用戶（擁有干擾性負(fù)荷）應(yīng)盡的義務(wù)，即用戶用電不得危害供電;安全用電；對(duì)各種電能質(zhì)量問題應(yīng)采収有效的措施加以抑制。電能質(zhì)量已逐漸成為全社會(huì)共同關(guān)注的問題，有關(guān)電能質(zhì)量中的諧波問題已經(jīng)成為電工領(lǐng)域的前沿性課題，電能質(zhì)量屮的諧波是制約我們礦區(qū)電網(wǎng)發(fā)展的不利因素，有必要對(duì)其相關(guān)指標(biāo)與改善措施作討論和分析。諧波即對(duì)周期性的變流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，得到頻率為人于1的整數(shù)倍基波頻率的分量，它是由電網(wǎng)中非線性負(fù)荷而產(chǎn)生的?！峨娔苜|(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14529-1

4、993）中規(guī)定了各電壓等級(jí)的總諧波畸變率，各單次奇次電壓含有率和各單次偶次電壓含有率的限制值。諧波超過本規(guī)定的電壓正弦波形畸變率極限值時(shí)，應(yīng)查明諧波源并采取措施，把電壓正弦波形畸變率限制在規(guī)定的極限值以內(nèi)。在木規(guī)定頒發(fā)前，已接入電網(wǎng)的非線性用電設(shè)備注入電網(wǎng)的諧波電流超過本規(guī)定的諧波電流允許值時(shí)，應(yīng)制定改造計(jì)劃并限期把諧波電流限制在允許范圍以內(nèi)。所需投資和設(shè)備由非線性用電設(shè)備的所屬單位負(fù)責(zé)。2.1屯網(wǎng)屮任何一點(diǎn)的電壓正弦波形畸變率均不得超過表2.1規(guī)定的極限值。表2.1電網(wǎng)電壓正弦波形畸變率極限值(

5、和電壓)用戶供電電壓(kV)總電壓正弦波形畸變率極限值(%)各奇、偶次諧波電壓正弦波形畸變率極限值(%)奇次偶次0.385.042.006或104.031.7535或633.021.001101.510.50一旦超過允許值時(shí)，應(yīng)由電力部門經(jīng)過核算，確定該用電設(shè)備接入電網(wǎng)的技術(shù)措施和供電方案。二.諧波產(chǎn)生的原因嚴(yán)格意義上講，電力網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)環(huán)節(jié)，包括發(fā)電、輸電、配電、用電都可能產(chǎn)生諧波，其中產(chǎn)生諧波最多位于用電環(huán)節(jié)上。1、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生少量諧波發(fā)電機(jī)是由三和繞組組成的，理論上講，發(fā)電機(jī)三和繞組必須完全對(duì)稱

6、，發(fā)電機(jī)內(nèi)的鐵心也必須完全均勻一致，才不致造成諧波的產(chǎn)生，但受工藝、環(huán)境以la.及制作技術(shù)等方而的限制，發(fā)電機(jī)總會(huì)產(chǎn)生少量的諧波。2、輸電和配電系統(tǒng)中存在大量的電力變壓器能產(chǎn)生一定量的諧波礦區(qū)電網(wǎng)中的變壓器近30臺(tái)，變壓器內(nèi)鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內(nèi)含大量奇次諧波。變壓器鐵心飽和度越高，其工作點(diǎn)偏離線性就越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的諧波電流就越人，嚴(yán)重時(shí)三次諧波電流可達(dá)額定電流的5%。用電環(huán)節(jié)諧波源更多，晶閘管式整流設(shè)備、變頻裝置、充氣電

7、光源以及家用電器，都能產(chǎn)生一定量的諧波。3、晶閘管整流技術(shù)造成較嚴(yán)重的諧波晶閘管整流技術(shù)在礦區(qū)電力機(jī)車、充電裝置、開關(guān)電源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，從電網(wǎng)吸收的是半周正弦波，而留給電網(wǎng)剩下的半周正弦波,這種半周正弦波分解后能產(chǎn)生大量的諧波。有統(tǒng)計(jì)表明，整流設(shè)備所產(chǎn)生的諧波占整個(gè)諧波的近40%,是較嚴(yán)重的諧波源。4、變頻器對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染變頻原理常用于礦井的風(fēng)機(jī)以及井下的水泵等設(shè)備中，變頻一般分為兩類：交-直-交變頻器和交-交變頻器。前者將380V50Hz工頻電源經(jīng)三相橋式可控硅

8、整流，變成直流電壓信號(hào)，濾波后由人功率晶體開關(guān)元件逆變成可變頻率的交流信號(hào)。后者將固定頻率的交流電直接轉(zhuǎn)換成相數(shù)一致但頻率可調(diào)的交流電。兩者均采用相位控制技術(shù)，所以在變換后會(huì)產(chǎn)生含復(fù)朵成分（整次或分次）的諧波。因變頻裝置一般具有較人功率，所以也會(huì)對(duì)屯網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染。5.充氣電光源和家用電器更是常見的諧波源如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈應(yīng)用氣體放電原理發(fā)光，其伏安特性具有明顯的非線性特征。計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)、調(diào)光燈具、調(diào)溫炊具、微波爐等家用電器，因內(nèi)置調(diào)壓整流元