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商业建筑配电系统谐波的来源与治理

编辑:涂强来源:现代建筑电气 日期:2012年6月6日

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随着社会的发展,商业建筑像雨后春笋般出现,用电量大大增长。为达到节能目的,电力电子设备(如电子镇流器、节能灯、计算机、变频调速装置等)大量使用,影响了配电系统的电能质量,因此,谐波治理势在必行。

 

1 商业建筑谐波源

商业建筑谐波源主要有荧光灯、调光白炽灯、空调、计算机、变频装置、三相不间断电源(Uninterruptible Power Supply UPS)等。

荧光灯的谐波电流含有率如表1所示,调光白炽灯的谐波电流含有率如表2所示,空调器的谐波情况如表3所示,计算机谐波电流值如表4所示。

变频装置的谐波电流如图1所示。交—直—交型变频调速装置广泛应用于风机、水泵等电动机变频调速(节省电能20%~50%),但是增加了大量的谐波电流。

三相UPS的谐波电流如图2所示。对于重要的设备,采用UPS作不间断电源,可保证供电的可靠性,但是通过逆变器后会出现大量的谐波电流。

从上述对各类设备谐波的评估,可见商业建筑的谐波主要为3次、5次和7次,必须对这些谐波进行治理。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 治理方法

目前,常用的治理方法为采用滤波器,即无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器与有源滤波器的比较如表5所示。

有源滤波器有三相三线或三相四线之分。

三相三线有源滤波器的性能如下:

(1)    可同时滤除非零序谐波。

(2)    单相动态注入电流,不受系统不平衡的影响。

(3)    采用模拟逻辑的滤波方式和速度高达20kHz的绝缘栅双极型晶体管(IGBT),可迅速消除谐波。

(4)    40ms内响应负荷变化,全部响应时间为10ms1/2周波)。

(5)    具有自动限流功能,不会发生过载。

(6)    可以只滤波,或同时滤波和补偿无功。

(7)    设计选型简单,不需要进行详细的电网分析,只需测量谐波电流的大小。

(8)    可自动消除系统谐振。

三相四线有源滤波器的性能如下:

(1)    有效消除流过相线和中性线的谐波,包括零序谐波。

(2)    中性线滤波能力3倍于相线。

(3)    可同时滤除2~25次范围内的全部或选定次数的谐波。

(4)    采用速度高达10kHzIGBT,可迅速消除谐波。

(5)    具有自动限流功能,不会发生过载。

(6)    可以只滤波,或同时滤波和补偿无功。

(7)    可自动消除系统谐振。

滤波器保护设备的范围有三种安装位置或使用方法,如图3所示。

对于图3中方式①,此时滤波器保护变压器接所有负载设备。该方式中RESINE滤波器的容量选择要求较大,设备投资大,适用于采用单台变压器供应所有重要申报的情形。

对于图3中方式②,此时滤波器保护某台重要负载设备。该方式中RESINE滤波器的容量选择要求较小,设备投资小,适用于对独立重要设备需要保护的情形。

对于图3中方式③,此时滤波器保护某一区域内所有负载设备。该方式中RESINE滤波器的容量选择要求适中,设备投资根据需要配置,适用于对所有重要设备实行集中供电的情形。

针对上述三种安装位置的比较,建议采用方式②,采用就地补偿,滤波器的容量较小,节省投资。有源滤波器主要针对357次滤波进行处理,可提高电源的质量,从而保护设备。

滤波器投入前后,各次谐波畸变率直观比较如图4所示。

 

 

 

3  

在大型商业建筑的配电系统中,非线性负载越来越多,配电系统中的谐波亦有增长的趋势,谐波的治理势在必行。在谐波源附近就近安装低压滤波器,有利于节能降耗,增加能源效率,促进绿色建筑的快速发展。

所属类别: 行业规定

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