/E甲節(jié)能August 2012 VoL G No 4諧波治理與節(jié)能馮菊梅/王娟/黃鵬洲/馬鑫(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)咨詢公司,北京100120)Harmonics Control and Energy SavingFeng Jumei Wang Juan/ Huang Pengzhou/ Ma Xin摘要本文論述了諧波產(chǎn)生的原因及危害并提出治理諧波流,損壞電容器補(bǔ)償?shù)入姎庠O(shè)備。的必要性。針對(duì)某項(xiàng)目闡述了諧波治理方案和節(jié)能效益分析。關(guān)鍵詞諧波治理節(jié)能(4)導(dǎo)致電機(jī)和變壓器產(chǎn)生附加損耗和過(guò)熱,產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和諧波過(guò)電壓,降低效Abstract This paper discusses the causes and harm of率和利用率,縮短使用壽命。harmonic, and puts forward the necessity of harmonic control(5)對(duì)鄰近的通信、電子或自動(dòng)控制設(shè)備產(chǎn)According to a project the authors introduce the method of生干擾,甚至使其無(wú)法正常工作。harmonic control and analyse the benefit of energy savin2某項(xiàng)目諧波產(chǎn)生及治理方案Keywords harmonic control, energy saving2.1諧波源該項(xiàng)目大部分是商業(yè)、寫(xiě)字樓、娛樂(lè)樓和影1諧波治理的必要性城等,由于大量的日光燈、電梯和動(dòng)力用電等用電1.1諧波的主要來(lái)源設(shè)備的使用,使得配電系統(tǒng)中存在大量的諧波原。影響電源質(zhì)量的主要因素是非線性用電設(shè)諧波電流在配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波電壓畸變使得備,非線性用電設(shè)備主要有以下四大類(lèi)型配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量惡化。因此諧波亟待治理。(1)交流整流再逆變用電設(shè)備:如變頻調(diào)22諧波治理方案速、變頻空調(diào)和雙速風(fēng)機(jī)等。(1)諧波治理的目標(biāo)(2)用于舞臺(tái)影劇院和可控硅調(diào)光設(shè)備。使相電流總諧波電流大幅降低,在不超出(3)設(shè)備:如電視、電腦等。濾波器容量的情況下諧波濾除率大于80%便系(4)大量的直管熒光燈的電子整流器等統(tǒng)相電流諧波含量和電壓諧波總畸變率達(dá)到國(guó)1.2諧波的危害家標(biāo)準(zhǔn)要求。使中性線電流三次諧波電流降低電力諧波存在的危害有:到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi),降低過(guò)大的電流對(duì)中性(1)諧波導(dǎo)致保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng),線造成的壓力。引發(fā)非正常斷電和設(shè)備損壞,導(dǎo)致重大的無(wú)法(2)治理方案估量的損失。對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)地檢測(cè),掌握具體的諧波(2)諧波電流頻率增高會(huì)引起明顯的集膚數(shù)據(jù),并分析諧波產(chǎn)生的原因。基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)效應(yīng),使電力電纜和配電線路的導(dǎo)線電阻增大,在相應(yīng)的位置有針對(duì)性地安裝有源濾波裝置。線損加大,發(fā)熱增加,絕緣過(guò)早老化,易發(fā)生接經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證,該方案切實(shí)可行并達(dá)到了治理地短路,形成火災(zāi)隱患。諧波和節(jié)能的預(yù)期目的。下面就具體方案和節(jié)(3)誘發(fā)電網(wǎng)諧振,導(dǎo)致諧波過(guò)電壓和過(guò)電能效益進(jìn)行探討和分析。中國(guó)煤化工CNMHG24www.znjzdq.cn萬(wàn)方敵據(jù)2012年8月第6卷第4期建的電氣綜臺(tái)技水l0kV母線0,4kV母線1#西北變scB10-400/10電容負(fù)載負(fù)載負(fù)載負(fù)載償柜圖1配電系統(tǒng)示意圖3項(xiàng)目介紹及節(jié)能分析32測(cè)試系統(tǒng)3.1項(xiàng)目供電系統(tǒng)測(cè)試點(diǎn):各變壓器0.4kV出線側(cè),分析軟該項(xiàng)目共有變壓器15臺(tái),主要負(fù)載為照明件: HIOKI3197專用軟件。和動(dòng)力等。33測(cè)試數(shù)據(jù)及分析15臺(tái)變壓器配電系統(tǒng)圖接線基本類(lèi)似,本以6#變壓器為例,圖2是6#變壓器的測(cè)次對(duì)1#~6#變壓器進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)組成如圖試數(shù)據(jù)及分析。1、表1所示。從測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出,由于存在大量單相表1變壓器主要情況表負(fù)載,造成三相不平衡度很大;使諧波源設(shè)備產(chǎn)生大量3、5、7次諧波電流,其中3次諧波電流變壓器型號(hào)主要負(fù)載在中性線中疊加,使電流波形畸變率最高達(dá)到1#scB10-1600/102#ScB10-1250/10照明動(dòng)力259%,諧波含量為732A×259%=189.59A。scB10-1250/10照明.動(dòng)力根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù),需在變壓器低壓側(cè)加裝三相四4#scB10-1600/10照明動(dòng)力5#scB10-1600110照明、動(dòng)力線濾波裝置,以治理負(fù)載產(chǎn)生的大量3、5、7次諧6#scB10-1600/10照明、動(dòng)力波電流。VIEWDMM說(shuō)定3P45kA□2495982Hz定3P45kA■2485091HzU rms [v] peak+[v] peak-[V] THD [X]ch12357k3ch223673381123623374-337.4I rms [A] peak+ [A] peak-[A] ITHD [X]20.8dch167k■漲-11k268ch28.614k184k-1832380.73k■126k-125k259ch48463k■.79-B77kP [W]S [A Q [var] PFch115的.1585.958c28.13.145N84489541. 000kA/dsv9.165M3M8.853M8.952Sm454477MB.146M8952U12357118.671 kA Psum8454M2366V128614kAUm8.4xUave [v] Iave [A] Unb [X23628.673k9.3236.18.732kA148.462kAKFITHD保持電壓倍率電流锫率時(shí)向軸保持圖2(a)電流、電壓數(shù)據(jù)圖2(b)電流、電壓波形中國(guó)煤化工CNMHG智能建到電氣技術(shù)25萬(wàn)方敵據(jù)Em能cmamAugust2012Vol.6N。4VIEW定3P45A□245981Hz說(shuō)定3P45kA24V58.81HzCHITHD1 [X] THD2[X] THD3 [X]「次數(shù)U[I[A]P[W]IH2.52.32.5次數(shù)123578652k8151N16660-1208.881k8.NM|THD13398.158kB838M68.8:-÷-2.54B.18.881k8.MU [V]6.65■17883kB.8MTHD2[x235.6Il73.18.853k8.88Ms.888k:…………8_001060k10803[x6.566k:……:913821kB908NM2I [A]3.88k8B89B.651k11—18B834k8898M000k0000M3.86M.………:……13.70k8N6.388M15848.03k-8889N6.636r168.18881k8.88N9.152M1718B.067k888N128364658囚表/例列表選擇通道保持囚表/列表選擇通道保持圖2(c)諧波電流、電壓柱狀圖圖2(d)諧波電流電壓數(shù)據(jù)圖26#變壓器的測(cè)試數(shù)據(jù)及分析34諧波治理裝置選型有源電力濾波器。1#變壓器諸波含量為245A×8%=19.6A,5#變壓器諸波含量為689A×23.1%=考慮到濾波裝置需留有足夠的裕量,因此在1#159.16A,在變壓器低壓負(fù)載側(cè)安裝一臺(tái)200A變壓器低壓負(fù)載側(cè)安裝了一臺(tái)50A三相四線有三相四線有源電力濾波器。源電力濾波器。6#變壓器諧波含量為732A×259%=189.59A,2#變壓器諧波含量為01A×10.8%-25412A,在變壓器低壓負(fù)載側(cè)安裝一臺(tái)200A三相四線在變壓器低壓負(fù)載側(cè)安裝一臺(tái)300A三相四線有源電力濾波器。有源電力濾波器。35安裝方式3#變壓器諧波含量為76A×208%=16557A,如圖3所示的是1#變壓器諧波治理裝置在變壓器低壓負(fù)載側(cè)安裝一臺(tái)200A三相四線的安裝位置,其他幾臺(tái)變壓器類(lèi)同。有源電力濾波器。36節(jié)能分析4#變壓器諧波含量為877A×143%=1254A,諧波電流治理后,節(jié)能分析如下:在變壓器低壓負(fù)載側(cè)安裝一臺(tái)150A三相四線1)濾波后減少的無(wú)功損耗PH10kV母線0.4kV母線1#西北變scB10-400/10容補(bǔ)APF負(fù)載負(fù)載負(fù)載負(fù)載柜圖3諧波治理裝置安裝位置中國(guó)煤化工CNMHG26www.znjzdq.cn萬(wàn)敵據(jù)2012年8月第6卷第4期建的電氣繰合技術(shù)身∑×(H2)X Sin中n4小結(jié)H=5.7,1l13通過(guò)以上分析可以看出,因?yàn)橹C波電流,使=0.49kW得電網(wǎng)的可靠性、安全運(yùn)行存在很大隱患。有源2)濾波后減少的有功損耗Po:電力濾波器并聯(lián)在電網(wǎng)中,可有效緩解諧波對(duì)P=√3×U1×(-1)×coss=74kW電網(wǎng)的壓力,將諧波危害降低到最低。同時(shí),經(jīng)過(guò)諧波治理,還有一定的節(jié)能效果,會(huì)降低線路3)諧波在變壓器中的有功能量損耗Pr:及變壓器損耗,提高輸電設(shè)備的使用壽命,節(jié)約社會(huì)資源。P-3∑Kx=1557KW供電系統(tǒng)的安全始終是第一位的,如何保證電網(wǎng)系統(tǒng)安全,需要從各個(gè)方面考慮,盡可能式中-通過(guò)變壓器的h次諧波電流減少或者降低存在的供電安全隱患,實(shí)現(xiàn)綠色Rx-變壓器工頻等值電阻;電網(wǎng)、節(jié)能降耗,符合現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展要求,諧Kn-由于諧波的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)使波治理勢(shì)在必行。電阻增加的系數(shù)當(dāng)h為5、7、118和13時(shí),K李考文獻(xiàn)可分別取2.1、2.5、3.2和3.7。[1]褚俊偉.電力系統(tǒng)分析[M].北京:水利電力出版社,4)諧波無(wú)功的能量損耗D1:1995[2]胡銘,陳衍.有源濾波技術(shù)及其應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)D×Q1=3.53kvar化,200,24(3):28[3]羅安.電網(wǎng)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及裝備[M].北京:其中Q1=√3×U1x1×sin中國(guó)電力出版社,2006[4〕姜齊榮,趙東元,陳建業(yè).有源電力濾波器:結(jié)構(gòu)·原有源濾波器的功率損耗,按照平均2kW計(jì)理·控制[M].北京:科學(xué)出版社,2005算,則:濾波總有功節(jié)省為:P=PH+PT+P0-2kW= 21 46k W濾波總無(wú)功節(jié)省為:D=3. 53kVar(1)每年節(jié)省有功電費(fèi)(按照每年12個(gè)月每月工作22d,每天12h計(jì)算):P×12月×22d×12hx0.6元/kWh=4.08萬(wàn)元馮繭褥(2)每年節(jié)省諧波無(wú)功電費(fèi)(無(wú)功功率18.00元/kvar/月,按照每年12個(gè)月計(jì)算):1987年7月畢業(yè)于重慶建筑工程大18元/kVAR/月×d×12月=76248元學(xué)電氣自動(dòng)化專業(yè),高級(jí)工程師,注冊(cè)電氣工程師。河北省建筑智能學(xué)會(huì)常務(wù)理(3)總節(jié)省電費(fèi)費(fèi)用(按照每年12個(gè)月計(jì)亨,河北省電氣學(xué)會(huì)會(huì)員,北京市綠色建算):筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)專家,北京地區(qū)勘察設(shè)計(jì)行總節(jié)省電費(fèi)費(fèi)用(RMB)業(yè)高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定專家。參與編制華北電氣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集,設(shè)計(jì)工程有河北=a項(xiàng)+b項(xiàng)=4.16萬(wàn)元省白樓賓館2號(hào)樓、上海地鐵一號(hào)線步行注:以上結(jié)果是在測(cè)量值和其他估計(jì)值的基街、秦皇島郵政綜合營(yíng)業(yè)機(jī)、泥河灣博物礎(chǔ)上計(jì)算而得,測(cè)量的誤差和估計(jì)值的誤差將會(huì)館主館、河北省行政學(xué)院培訓(xùn)樓等等,獲省、部級(jí)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)10項(xiàng)。直接影響最終計(jì)算結(jié)果。本計(jì)算僅供參考。中國(guó)煤化工CNMHG智能建電氣技術(shù)27萬(wàn)方敵據(jù)