樓宇供電諧波和無功的治理現(xiàn)狀及存在的問題分析

樓宇供電諧波和無功的治理現(xiàn)狀及存在的問題

分析”【【摘要】：力】隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中的自動化、智能化設(shè)備應(yīng)用越來越普遍，對電能質(zhì)量提出了更高的要求。其一，樓宇BAS中由大量的電子設(shè)備及電氣設(shè)備諧波產(chǎn)生的諧波對配電系統(tǒng)嚴(yán)重污染，隨著樓宇及智能小區(qū)迅速發(fā)展，若治理不力，這種污染愈來愈重，甚至成為公用電網(wǎng)的主要污染。因此，綜合治理好樓宇的諧波和無功功率，對提高公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量有十分重要的意義；其二，綜合治理樓宇的諧波和無功功率，能提高樓宇配電系統(tǒng)的供電質(zhì)量，提高供電的安全性和可靠性，切實(shí)保證樓宇智能化系統(tǒng)等設(shè)備的安全正常運(yùn)行，提高樓宇的功能和效益?！尽娟P(guān)鍵詞】：八p 】建筑電氣；供電諧波；無功補(bǔ)償；混合補(bǔ)償；可靠性；安全性；經(jīng)濟(jì)性0引言近年來，高層樓宇建筑向樓宇自動化迅速發(fā)展，成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，樓宇自動化也成為一個(gè)地區(qū)、一座城市、一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)和科技實(shí)力的象征。但是，高層建筑樓宇自動化系統(tǒng)（設(shè)備自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)）中大量自動化設(shè)備需要高質(zhì)量的電，但同時(shí)其中相當(dāng)數(shù)量的設(shè)備由于具有非線性負(fù)載特性，又是引發(fā)低壓供電系統(tǒng)諧波畸變的擾動。對供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重污染，使電能質(zhì)量下降，不僅給樓宇中的電氣設(shè)備、電子設(shè)備及樓宇智能化系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的危害和不良影響。并且對樓宇BAS供電系統(tǒng)以外的電氣與電子設(shè)備帶來危害。由諧波和無功引發(fā)的各種事故和故障，給國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和生活造成嚴(yán)重?fù)p失。1諧波抑制方法及存在的問題抑制諧波的方法有兩種，一是設(shè)計(jì)諧波補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償諧波，這對各種諧波都適用；另一種是對電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波，而且功率因數(shù)接近為1。傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償方式采用由LC組成的無濾波器，它由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成。它具有結(jié)構(gòu)簡單，前期投資少，運(yùn)行可靠性高，運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的運(yùn)用。但是LC濾波器存在一些難以解決的問題。（1）只對設(shè)計(jì)要求規(guī)定頻率點(diǎn)的諧波濾波效果較好，對其它頻率諧波濾波效果不明顯。（2）負(fù)載諧波電流過大時(shí)可能造成無濾波器過載，損壞濾波器，造成事故。（3）無濾波器的濾波效果與系統(tǒng)的運(yùn)行狀況相關(guān)，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗和頻率變化時(shí)，難以保證濾波效果。（4）對特殊的諧波或系統(tǒng)阻抗和頻率變化，可能與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振現(xiàn)象，造成電壓波形畸變和諧波電流放大，引起無濾波器過壓過流，甚至損壞，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。近年來，有電力濾波器取得了長足的發(fā)展，被認(rèn)為是治理電網(wǎng)諧波的最有前途的方法降。有電力濾波器的基本原理是檢測出補(bǔ)償對象中諧波電流的大小，由有電力濾波器產(chǎn)生一個(gè)與諧波電流大小相等、極性相反的補(bǔ)償電流抵消諧波電流，使電網(wǎng)電流只含基波分量。與無電力濾波器相比，有電力濾波器能對變化的電網(wǎng)諧波進(jìn)行動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗變化影響小，不存在諧波放大的危險(xiǎn)，儲能元件容量小。但是，有電力濾波器的工業(yè)應(yīng)用尚處于初期階段，日本和美國已有此類產(chǎn)品投入實(shí)際運(yùn)行。我國還處于研制階段，有關(guān)研究還停留在實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)化實(shí)驗(yàn)階段，到目前為止，有電力濾波器還未能在我國工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2無功功率補(bǔ)償方法及存在的問題電網(wǎng)用戶中，不僅大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件需要消耗無功功率，大多數(shù)負(fù)載也消耗無功功率。由于電網(wǎng)容量的增加，對電網(wǎng)無功的需求也越來越大，如果無功電容量不足，系統(tǒng)運(yùn)行電壓將就難以得到保證。電網(wǎng)功率因數(shù)和電壓的降低使電氣設(shè)備得不到充分利用，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。因此，解決好供配電網(wǎng)絡(luò)無功補(bǔ)償問題，對電網(wǎng)的安全運(yùn)行和降低電網(wǎng)損耗、節(jié)約能有著重要意義。（1）早期的無功功率補(bǔ)償裝置是同步調(diào)相機(jī)。同步調(diào)相機(jī)不僅能補(bǔ)償固定的無功功率，同時(shí)對變化的無功功率也能進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。其缺點(diǎn)是反應(yīng)速度慢，損失較高，價(jià)格也比較貴。（2）采用并聯(lián)電容器也能對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。在與同步調(diào)相機(jī)調(diào)節(jié)效果相近的情況下，并聯(lián)電容器方便靈活，而且費(fèi)用比同步調(diào)相機(jī)少得多。它的缺點(diǎn)是只能補(bǔ)償固定的無功功率，在系統(tǒng)有諧波的情況下，還可能發(fā)生并聯(lián)諧振，燒毀電容器。（3）靜止無功補(bǔ)償裝置近年來發(fā)展很快，己被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。其典型代表是固定電容器+晶閘管控制電抗器。晶閘管投切電容器也獲得了廣泛的應(yīng)用。它的特點(diǎn)是能連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的無功功率，而且響應(yīng)速度快，也比同步調(diào)相機(jī)便宜。TCS只能分組投切，必須和TCR配合使用，才能連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率。TCS和TCR配合使用，進(jìn)行分相控制，還能平衡三相不對稱負(fù)載，對負(fù)序電流起到一定的抑制作用。其主要問題是因TCR裝置采用相控原理，在動態(tài)調(diào)節(jié)基波無功功率的同時(shí)，產(chǎn)生大量的諧波。（4）靜止無功發(fā)生器是一種比SVC更先進(jìn)的無功功率補(bǔ)償器，通過不同的控制，既可使其發(fā)出無功功率，呈電容性，也可使其吸收無功功率，呈電感性。采用PWM控制時(shí)，可使輸入電流接近正弦波。但其只能補(bǔ)償無功功率，功能略顯單一。3樓宇配電系統(tǒng)諧波和無功綜合治理現(xiàn)狀及存在的問題辦公樓宇中，一般很少有大容量的沖擊性負(fù)荷，因此對動態(tài)無功補(bǔ)償要求不高。樓宇諧波和無功綜合治理方法是從用戶、配電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)三個(gè)從面統(tǒng)一、經(jīng)濟(jì)地處理。對于容量大的諧波應(yīng)就近安裝濾波器，而對容量不大的諧波可在系統(tǒng)母線上集中濾波；對于諧波限制不嚴(yán)格的用戶，使用無濾波器治理諧波:對于諧波限制嚴(yán)格的用戶，將無濾波器和有電力濾波器結(jié)合起來使用。存在的主要問題:其一，目前尚無樓宇電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，國家頒布的和國際上有關(guān)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)均不適用于樓宇；其二，很多樓宇用戶只重視無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，不重視諧波治理。當(dāng)樓宇諧波負(fù)荷較大時(shí)，如果僅僅考慮無功補(bǔ)償，會造成諧波放大，使電容器無法投運(yùn)；其三，技術(shù)上尚缺能綜合治理樓宇低壓三相配電系統(tǒng)（380/220V）和低壓單相配電系統(tǒng)（220V）諧波和無功的電力電子裝置。目前，一種方法是采用UPS,這種裝置能保證用電設(shè)備的供電質(zhì)量，但大多數(shù)UPS本身是一諧波，對配電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重污染，并且UPS的造價(jià)高，不宜在樓宇中大力推廣。另一種方法是采用ABB公司生產(chǎn)的串聯(lián)型三次諧波濾波器THF,該裝置能有效解決低壓配電系統(tǒng)的三次諧波問題，但對其它高次諧波和無功功率的補(bǔ)償則無能為力，更不能解決三相配電系統(tǒng)的負(fù)序電流。4樓宇供電諧波和無功綜合治理新思路成本的無濾波器是目前廣泛采用的諧波和無功功率補(bǔ)償方法，但其濾波效果與系統(tǒng)運(yùn)行情況密切相關(guān)，特定情況下還可能與系統(tǒng)發(fā)生諧振，并且其無功功率補(bǔ)償能力與公共連接點(diǎn)電壓的平方成正比關(guān)系，不能隨電壓變化而進(jìn)行有效補(bǔ)償。并聯(lián)型有電力濾波器（APF）的補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，能對諧波和無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。但是，目前大容量的APF存在造價(jià)高、功耗大以及電磁干擾較大等問題，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制，而可使APF容量降低的混合補(bǔ)償方案可有效地解決APF存在的問題。5結(jié)束語電能質(zhì)量綜合治理分析八p系統(tǒng)是一種節(jié)省投資的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能較好的補(bǔ)償措施，分析力諧波狀態(tài)進(jìn)行綜合優(yōu)化補(bǔ)償方案制定。進(jìn)行大容量的動態(tài)諧波和無功功率補(bǔ)償時(shí)，最大程度地降低有濾波器的容量，不僅可降低裝置成本、減小損耗，而且