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电能质量管理取节能降耗的互相影响
工夫:[2017-01-03] 作者:万洲电气 点击:127

1  媒介

电能质量是指公用电网对电力用户大众衔接点的电压质量和电力用户在大众衔接点对公用电网的滋扰程度。可用谐波电压、电压偏向、电压颠簸和闪变、三相电压不平衡度、电压久降、电压久降、谐波电流、背序电流等参数形貌。

节能降耗就是运用技术上牢靠、经济上可行公道、情况和社会皆能够接管的要领,有用应用能源,进步用能装备或工艺的能量应用效力,低落能源的丧失取虚耗。

跟着电网电能质量净化的日趋严峻,种种电能质量管理步伐提上日程,它们对体系的节能降耗起到了主动的感化。而近年来电力电子技术的前进也动员节能手艺、装备不断发展,在电网中大量运用的节能装备皆运用了当代电力电子技术,将不可避免天对电网电能质量发生肯定的影响。因而,有必要对电能质量和节能之间的干系停止研讨,以便更好天处理各相干题目。电能质量管理取节能降耗的干系能够从两个方面去叙述:一是管理电网电能质量会带来节能效益,二是节能、装备手艺对电网电能质量也有影响。

2  电能质量管理的节能效益

种种管理电能质量的步伐中,会带来节能效益的有两种:谐波抑止手艺和无功赔偿手艺。谐波除会形成电网净化中,借会形成谐波功率,在电网和电气设备上形成附加消耗,带来能源虚耗。接纳响应步伐消弭谐波是电网节能步伐的一个重要方面。电网异地无功运送不只会在线路上发生大量的能耗消耗和虚耗,并且会致使受端电压质量变差。因而接纳当场赔偿,使电网运转于较下的功率因数,包管了较好的输电、供电质量,也实现了能源的勤俭。

2.1  谐波管理带来的节能效益

产业的生长使愈来愈多的电力电子设备和非线性负荷在电网中得到运用,那使得谐波净化题目越发凸显出来。谐波除会形成电网净化和风险电力系统正产运转中,借会带来大量谐波功率消耗,虚耗能源,并风险种种节电装备。

(1)削减电网、扭转机电和变压器附加消耗

   谐波电流在电网中的活动将在线路上发生有功消耗,它是线路网益的一部分,如式(1)所示。


一般来说,谐波电流取基波电流比拟所占比重不大,然则谐波频次下,果导线的集肤效应使谐波电阻增添许多,因而由谐波发生的附加消耗也大。更主要的是是电网电压波形遭到净化,供电质量下落,从而危及种种用电装备(包孕节电装备)的一般运转。

   谐波对扭转机电的影响重要是引发附加消耗和过热,其次是发生机械振动、噪声和谐波过电压。这些将收缩机电的寿命,严峻时以至会破坏机电。曾在现场工况观察碰到过如许的例子,某工场的电动机运转之前一向一般,然则近来一段以来却一连泛起破坏,经查本来是接于统一电网的相邻配电室新投入了大型整流装配,果已接纳消弭谐波步伐,其谐波电流流入而使电动机一连破坏。

   谐波源发生的谐波电流流入变压器时,重要影响是增添了变压器的铜消耗和铁消耗。借会引发变压器外壳、硅钢片和某些紧固件的发烧,并有可能变压器部分严峻过热。另外,谐波借会引发变压器的噪声增大。

   从上述引见可知,谐波会在电网和种种电气设备(扭转机电、变压器等)上形成大量谐波功率消耗,下次谐波重量比低次谐波重量更轻易引发消耗(但电网中高次谐波含量一样平常近低于低次谐波,谐波消耗重要照样由低次谐波引发)。因而接纳种种谐波管理步伐消弭公用电网谐波,能够有用低落谐波功率消耗,带来严重节能效益。

(2)延伸节电装备的使用寿命

  跟着非线性电力设备的普遍运用,电力系统中谐波题目日益严峻,谐波的存在会对节电装备形成破坏,减速绝缘老化。谐波叠加后的电压峰值对节电器件老化有很大的影响,研讨注解,谐波对其寿命的重要影响身分为:电压峰值、电压均方根值和电压斜波率。个中峰值对它寿命的影响最大。

比方作为并联成套装配的节电装备,在谐波滋扰下运转的,重要影响以下:

①畸变的电压波形使器件部分机能下落,因为谐波的存在,电压波形发作畸变,使电压峰值增添,呈锯齿状尖顶波。长时间的部分放电,一定减速绝缘介质的老化,使其自愈机能恶化,终究致使装备破坏。

②严峻的谐波过电流使器件消耗功率增添,致使严峻发烧。在相干尺度中,许可经由过程的稳态过电流,应不超过在额定频次、额定正弦电压下发生的电流的1.3倍,这个稳态过电流使谐波和过电压配合感化的效果。因而,在云云大的消耗功率下,器件将非常发烧,一定使绝缘敏捷老化而晚期破坏。

   因而,抑止谐波对节电装备寿命的影响十分重要。

2.2  无功赔偿步伐带来的节能效益

   功率因数是供用电体系的一项主要手艺经济指标。用电装备在斲丧有功功率的同时,借需大量的无功功率由电源送往负荷,功率因数反应的是用电装备在斲丧肯定的有功功率的同时所需的无功功率。经由过程公道设置无功赔偿装备去进步体系的功率因数,从而到达勤俭电能、低落消耗的目标。

   假定电网运送的有功P为定值,加装无功赔偿装备后功率因数由cosφ1进步cosφ2,由于P=UI,负荷电流I取cosφ成反比,又因为P=I2R,线路的有功丧失取电流I的平方成反比。当cosφ降低,电流I低落时,线路有功消耗大大低落,如式(2)~式(4)所示。

有功消耗削减量为式(5)所示。


式中:cosφ1为赔偿前的功率因数;cosφ2为赔偿后的功率因数;I1为赔偿前的线路电流;I2为赔偿后的线路电流;△P1为赔偿前的有功消耗;△P2为赔偿后的有功消耗;△P为赔偿后有功消耗削减量。

   从上面的盘算能够看出,在运送一样的功率时,因为功率因数差别,在电网中形成的有功消耗大不雷同。从发电厂到用户再到终究用电装备,每每经由较长距离的供、配电线路,并经屡次变压,功率消耗约占总耗电量的8%。因此接纳无功赔偿装备,所带来的节能效果显著。

3  节能装备、手艺对电能质量的影响

重要表现在两方面:一是种种节能装备的运用有可能恶化电网电能质量,二是种种扩大节能手艺的运用也会致使电能质量变差。现在获得普遍运用的节能设备有节能灯具、高效率空和谐热泵、高效率电动机,变频调速装配等,它们皆运用了电子开关手艺。

3.1  节能照明灯具对电能质量的影响

我国照明耗电约占天下总发电量的10~20%。若是天下的白炽灯皆换成节能的绿色照明灯具,一年可节电数百亿kWh。因而,选择和运用高效节能的照明产物是节能照明用电的重要途径。

荧光灯是现在运用局限最普遍的节能照明光源,家用节能灯重要接纳直管型、环型、紧凑型等荧光灯。用紧凑型荧光灯庖代白炽灯,可节电70~80%,使用寿命延伸5~10倍。然则研讨注解,大量安装的紧凑型荧光灯会引发用户侧供电电压畸变。丈量数据注解,以紧凑型荧光灯替代白炽灯后,纵然在总负荷程度稳定状况下,仍有个体节点电压总畸变率超标(尺度为8%),跟着负荷程度增添,电压畸变状况越发严峻:超标节点增添,畸变值增大。因而在安装紧凑型荧光灯时,应当对敏感节点停止监测,确保电压总畸变率不越限,才气在节电的同时较好包管该配电侧有较好的电压质量。

3.2  变频调速装备对电能质量的影响

在工业生产中,风机、泵类负载等装备运用局限普遍,其电能斲丧和诸如阀门、挡板相干装备的撙节丧失和保护、维修用度占生产成本的20%阁下。变频调速手艺恰是适应了工业生产当代生长的要求,在多个行业的机电传动装备中获得现实运用,卓着的调速机能,明显的节能结果,进步设备利用率,从而低落机电功耗到达体系高效运转的目标。

变频器的运用固然发生了明显的节能效益,但随之而来的谐波题目不容忽视。谐波电流注入电网,不只增添线路消耗,收缩输电线寿命;增添扭转机电电动机的消耗、增大电动机噪声、发生脉动转矩;致使电容器果 过流而破坏。

   因此,在投入变频器装备之前,应当相识在哪些状况下应当运用变频器,哪些场所不适宜运用变频器,和综合思索变频器的设置总量,变频器过多设置带来的谐波风险已成为共鸣。

3.3  并联电容赔偿对电能质量的影响

   经由过程并联电容组停止当场无功赔偿,是现在电网无功赔偿的重要情势。同时体系存在分布电容,它们取体系的感性局部组合,在肯定的频次下能够存在串连或并联谐振的前提。当体系中该次频次的谐波充足大时,便能够形成伤害的过电压或过电流。

   该当指出,谐波谐振成为风险,必需具有两个前提,其一是电网参数的晦气合营,其二是有充足的谐波源。已往谐波谐振题目不凸起的主要原因是电网中的谐波源对照少。跟着电网中谐波源的大量增添,谐振题目便愈来愈有目共睹了。而处理此题目,一方面要掌握谐波源,另一方面要想法消弭体系参数的晦气合营。

3.4  分布式发电手艺对电能质量的影响

   分布式供电是指相对传统的集中式供电体式格局而言,将发电体系以小规模、疏散式的体式格局部署在用户四周,可自力输出电、热或热能的体系。分布式供电手艺是一种很好的节能步伐,取通例的集中供电电站比拟,分布式供电具有以下上风:没有或很低的输配电消耗;无需建立配电站,可制止或延缓增添的输配电本钱;各电站互相自力,可自行掌握,不会发作大规模供电变乱,可靠性下;可停止遥控和监测地区电力质量和机能;削减环保压力。

   分布式供电手艺对电能质量的影响也要一分为二天来看:

(1)正面影响。接纳了疏散、就近的供电体式格局,能够进步供电可靠性,从而进步供电质量;分布式电源可以或许实时快速天供应电能,当电网联系关系负载较大时,分布式电源在相干掌握战略下载尽量短的时间内投入使用,使体系尽量削减毛病,从而进步全部电网体系的稳定性。

(2)负面影响。分布式发电手艺中大量接纳了电力电子技术和换流手艺,不可避免的会影响电网的电压和电流质量,恶化某些电能质量指标。起首,分布式发电手艺有可能引发电网电压闪变,如大型分布式发电单位的起动、分布式单位输出的短时剧变和分布式单位取体系中电压反应掌握装备相互作用。其次,分布式发电手艺所显现的非线性成分会给电网引入大量的谐波,所带来的谐波幅度和阶次收到发电手艺和转化器事情形式的影响。

别的诸如高效率空和谐热泵、高效率电动机等装配中也都含有电子开关电路,也会为体系带来大量谐波净化,斲丧大量的谐波功率。

4  总结

节能降耗在减缓能源压力、环境保护等多方面具有重大意义,而电能质量掌握是产业节能降耗的一个主要影响身分,应用种种基于电力电子技术的电能掌握装配处理电网的电能质量,不只会进步供电可靠性,也会削减种种消耗,延伸节能装备的使用寿命。而在推行和安装种种节能装备、手艺时,也要凭据电网的实际情况停止预评价,周全思索节能装备对电网电能质量的影响;对节能发生的效益和管理其带来电网净化的用度要停止对照,权衡得失。

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