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2022-12-26

商業中心電力系統常見的電能質量問題及解決方案

摘要:

社會隨著(zhu)科技(ji)的發展變(bian)得(de)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)現代(dai)化,智能(neng)(neng)化。大型的商(shang)業建筑系(xi)統也(ye)隨之運(yun)行升級(ji),保證(zheng)一(yi)個商(shang)業建筑相關電(dian)(dian)力(li)設備的正常運(yun)行是居民(min)獲得(de)商(shang)業建筑系(xi)統服務的基礎。在緊隨升級(ji)的電(dian)(dian)力(li)系(xi)統中(zhong),電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)設備的應用(yong)也(ye)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)廣泛(fan),其中(zhong)各種非線(xian)性、沖擊性、波(bo)動(dong)性和(he)不對(dui)(dui)稱負載大量(liang)增加,造成諸如電(dian)(dian)壓波(bo)動(dong)、諧波(bo)等電(dian)(dian)能(neng)(neng)質量(liang)污(wu)染日益嚴重,給大型商(shang)業中(zhong)心(xin)帶來(lai)(lai)極大影響,而商(shang)業中(zhong)心(xin)往往又是人流量(liang)密集場所,我們(men)更應該(gai)保證(zheng)電(dian)(dian)力(li)系(xi)統的穩定運(yun)行,降低安全隱患,那(nei)么面對(dui)(dui)一(yi)些電(dian)(dian)能(neng)(neng)質量(liang)的問題我們(men)應該(gai)如何預防以及怎樣去進行識別和(he)治理(li)?

一、產生諧波的非線性負載的特性:

1、負載(zai)吸收的電流為周期性(xing)的,但(dan)不是正(zheng)弦(xian)波(bo)(bo)的電流,電流中因含有諧波(bo)(bo)而造(zao)成波(bo)(bo)形的失真;

2、歐姆(mu)定律中的電壓和電流(liu)之(zhi)間的關(guan)系不在(zai)有效(xiao),負載阻抗在(zai)一(yi)個周期內是變(bian)化的,電流(liu)和電壓之(zhi)間的關(guan)系也(ye)不再是線性的;

諧波的(de)(de)產生原因:非線性(xing)負載設備(bei)在工作中(zhong)會(hui)由于其自身整流或(huo)逆變的(de)(de)電(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)存在導(dao)致大(da)量的(de)(de)諧波產生;諧波電(dian)(dian)流大(da)量注入到電(dian)(dian)網中(zhong),引(yin)起(qi)電(dian)(dian)流波形失真(zhen)(非正弦),同時也(ye)會(hui)導(dao)致電(dian)(dian)壓失真(zhen)。

二、照明系統如:LED屏、LED燈、熒光燈產生電能質量問題的原因:

商業中心(xin)安(an)裝有大(da)量的(de)(de)(de)LED屏(ping)(ping)、LED燈、熒光(guang)燈等(deng)。LED屏(ping)(ping)里包含(han)(han)了開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)。開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)作用(yong)是(shi)把交流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)通過開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)管整流(liu)直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)設備(bei)(bei)(bei),它(ta)作為一種(zhong)典(dian)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)諧(xie)波源(yuan)(yuan),諧(xie)波的(de)(de)(de)含(han)(han)量是(shi)非(fei)常高(gao)。大(da)型(xing)(xing)LED燈是(shi)非(fei)線(xian)(xian)性(xing)(xing)設備(bei)(bei)(bei),需(xu)要使(shi)用(yong)到大(da)量的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)、整流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)設備(bei)(bei)(bei),對不同(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)響(xiang)應也(ye)是(shi)非(fei)線(xian)(xian)性(xing)(xing)的(de)(de)(de),從(cong)而疊加(jia)形成(cheng)諧(xie)波含(han)(han)量很大(da)的(de)(de)(de)非(fei)線(xian)(xian)性(xing)(xing)交流(liu)供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),大(da)型(xing)(xing)LED中眾多的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)設備(bei)(bei)(bei)會產生大(da)量諧(xie)波,從(cong)而污(wu)染電(dian)(dian)(dian)(dian)網,對與(yu)LED同(tong)(tong)一供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)系統的(de)(de)(de)其(qi)他設備(bei)(bei)(bei)造成(cheng)影響(xiang),如造成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)機發熱,電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)波動(dong)和(he)閃變(bian)等(deng),甚至會造成(cheng)設備(bei)(bei)(bei)損害和(he)安(an)全事故等(deng)。例如劇院以及體育(yu)館舉(ju)辦(ban)大(da)型(xing)(xing)文藝演出及體育(yu)比賽對于(yu)光(guang)影和(he)聲音(yin)(yin)的(de)(de)(de)要求很高(gao),燈光(guang)調節(jie)系統和(he)舞臺音(yin)(yin)響(xiang)是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)質(zhi)量敏感(gan)設備(bei)(bei)(bei)同(tong)(tong)時也(ye)是(shi)非(fei)線(xian)(xian)性(xing)(xing)負荷,是(shi)主要諧(xie)波源(yuan)(yuan),因此需(xu)要采用(yong)一些治(zhi)(zhi)理諧(xie)波的(de)(de)(de)設備(bei)(bei)(bei)進行諧(xie)波治(zhi)(zhi)理。

三、空調、電梯、風機等設備包含變頻器產生諧波的原因:

這類設備產生(sheng)(sheng)的(de)(de)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)主要以3、5、7、11次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)為(wei)主。首先(xian)變(bian)頻電(dian)(dian)(dian)梯和(he)(he)空(kong)調(diao)(diao)含有(you)變(bian)頻器,變(bian)頻器的(de)(de)主電(dian)(dian)(dian)路一般是(shi)(shi)交-直-交形(xing)式,即整流(liu)部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(AC/DC)和(he)(he)逆(ni)變(bian)部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(DC/AC)組成(cheng),先(xian)將電(dian)(dian)(dian)源進(jin)行(xing)三(san)相橋式整流(liu),再由(you)大功(gong)率晶體管開(kai)關(guan)元(yuan)件進(jin)行(xing)DC/AC轉換。在輸(shu)入(ru)部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen),輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)(dian)壓是(shi)(shi)正弦(xian)波(bo)(bo),非線(xian)(xian)性二極管組成(cheng)的(de)(de)三(san)相整流(liu)橋及二極管參數(shu)離散將引(yin)起輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)波(bo)(bo)形(xing)為(wei)非正弦(xian)波(bo)(bo)。在輸(shu)出部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen),輸(shu)出線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)壓是(shi)(shi)SPWM脈寬調(diao)(diao)制的(de)(de)矩形(xing)波(bo)(bo),相電(dian)(dian)(dian)壓是(shi)(shi)階(jie)梯波(bo)(bo),都是(shi)(shi)非線(xian)(xian)性的(de)(de)。輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)流(liu)是(shi)(shi)帶毛刺的(de)(de)近(jin)正弦(xian)波(bo)(bo)。既然(ran)是(shi)(shi)非線(xian)(xian)性正弦(xian)波(bo)(bo),就必將產生(sheng)(sheng)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)。而輸(shu)入(ru)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)會(hui)使得電(dian)(dian)(dian)網電(dian)(dian)(dian)壓畸變(bian),造成(cheng)對(dui)其他(ta)用電(dian)(dian)(dian)設備的(de)(de)損耗(hao)和(he)(he)影響,比如會(hui)讓變(bian)壓器溫度上升,產生(sheng)(sheng)震動噪聲,引(yin)起保(bao)護電(dian)(dian)(dian)氣誤動作(zuo)等。

四、充電設備、UPS電源系統等包含整流逆變設備產生的電能質量問題:

由五部分組成(cheng):主路(lu)(lu),旁路(lu)(lu),電池(chi)等電源輸入電路(lu)(lu),進行交直流(liu)變換的(de)(de)(de)整流(liu)器(qi),逆變器(qi),自己切換電路(lu)(lu)以及蓄電池(chi)。UPS電源之所以會產生(sheng)諧波,是(shi)因(yin)為(wei)其電路(lu)(lu)結(jie)構中,也含有整流(liu)電路(lu)(lu)做交直流(liu)轉換所致。市場上主流(liu)的(de)(de)(de)UPS為(wei)六(liu)脈整流(liu),其所產生(sheng)的(de)(de)(de)諧波電流(liu)為(wei)5、7、11依次類推。UPS產生(sheng)的(de)(de)(de)大(da)量(liang)諧波不僅會引(yin)發(fa)控制(zhi)設備(bei),繼(ji)電保護裝置的(de)(de)(de)據動作或者誤動作,還(huan)會降低功率因(yin)數,浪費電能,增(zeng)加斷路(lu)(lu)器(qi)容(rong)量(liang),增(zeng)加線(xian)纜的(de)(de)(de)損(sun)耗。引(yin)起局部串聯(lian)或者并聯(lian)諧振,增(zeng)加變壓器(qi)的(de)(de)(de)損(sun)耗,使變壓器(qi)發(fa)熱且有效容(rong)量(liang)下降。

五、電能質量問題的危害:

綜合以上我們不難發現,大型商業中心建筑中龐大的空調系統、眾多的通風設備、照明設備和電梯等設備,它們中的變頻機構、控制部件以及計算機系統設備等這些都是典型的非線性負載,產生的諧波流入配電系統,污染電網系統,這些非線性負載不僅會對無功功率補償設備造成潛在的影響,同時還會影響各類電氣設備的正常運行,降低系統的效率,增加電力成本,造成嚴重的資源浪費,諧波電流也會直接導致中性線嚴重過載、會使得電纜、變壓器的溫度升高、引起電容超溫,甚至引起爆炸,降低其他電氣設備的使用壽命,對配電系統的可靠運行有著重大的影響。同時情況嚴重時更會危害整個電力系統的安全,對商業中心構成嚴重的安全隱患,甚至危及生命。

六、解決方案:

針對以上提(ti)到(dao)的電(dian)能(neng)質量問(wen)題:諧波、三相不平衡等問(wen)題。

推薦使用我司有源電力濾(lv)波(bo)器APF。諧(xie)波(bo)能對電力設備(bei)造(zao)成極(ji)大的危害,治理諧(xie)波(bo)可以對設備(bei)正(zheng)常運行提供安全(quan)保證。

Sinexcel有(you)(you)源濾(lv)波(bo)(bo)器通過(guo)(guo)外部(bu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)互(hu)感(gan)器CT,實時檢測(ce)負(fu)載(zai)電(dian)(dian)(dian)流(liu),并通過(guo)(guo)內部(bu)DSP計算(suan),提(ti)取(qu)出(chu)負(fu)載(zai)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的諧波(bo)(bo)成(cheng)分,然后通過(guo)(guo)PWM信(xin)號發送(song)給內部(bu)IGBT,控制逆變器產生(sheng)一個和負(fu)載(zai)諧波(bo)(bo)大小相等、方向相反的電(dian)(dian)(dian)流(liu)注入到電(dian)(dian)(dian)網中補(bu)償(chang)(chang)諧波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)流(liu),實現濾(lv)波(bo)(bo)功能(neng)。且通過(guo)(guo)盛弘APF補(bu)償(chang)(chang)后的THDI<5%,,功率因數高達0.99的補(bu)償(chang)(chang)效果(guo).大大提(ti)升了(le)電(dian)(dian)(dian)能(neng)質(zhi)(zhi)量(liang),滿足(zu)了(le)配電(dian)(dian)(dian)系統的要求,有(you)(you)效地為商業綜合體(ti)電(dian)(dian)(dian)力系統提(ti)供優質(zhi)(zhi)的電(dian)(dian)(dian)能(neng)質(zhi)(zhi)量(liang)。

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