當(dāng)前位置:全球資源網(wǎng) > 技術(shù)中心 > 所有分類
諧波治理技術(shù)一直是UPS設(shè)備性能改進(jìn)和供電系統(tǒng)配置研究的重要課題?;仡櫼幌耈PS設(shè)備技術(shù)進(jìn)步和配電方案不斷改進(jìn)完善的過(guò)程,為了降低系統(tǒng)諧波含量和消除諧波對(duì)系統(tǒng)的影響所采取的行之有效的措施主要有以下5個(gè)方面:
1.增大電力系統(tǒng)的供電容量和傳輸電纜、開(kāi)關(guān)等設(shè)備容量;
2.改變變壓器的配置和采用不同的連接方式;
3.在系統(tǒng)中和設(shè)備內(nèi)部配置無(wú)源濾波器;
4.在UPS設(shè)備輸入端采用輸入功率因數(shù)校正電路一一PEC;
5.在系統(tǒng)或設(shè)備輸入端配置有源濾波器。
增大電力系統(tǒng)的供電設(shè)備和傳輸電纜、開(kāi)關(guān)等容量
本章第2節(jié)詳細(xì)地講述了諧波對(duì)系統(tǒng)的影響,總的來(lái)說(shuō),這些影響可概括為兩個(gè)方面一是增大了系統(tǒng)的無(wú)功功率,輸入功率因數(shù)降低,影響系統(tǒng)容量和設(shè)備的利用率;二是諧波電壓對(duì)系統(tǒng)中的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而諧波電壓是諧波電流在系統(tǒng)傳輸中與線路阻抗一起形成的,如圖4-11所示。設(shè)想,如果系統(tǒng)中各種設(shè)備和電纜傳輸對(duì)諧波電流形成的阻抗很小,諧波電流在傳輸過(guò)程中形成的諧波電壓就很小,甚至不形成諧波電壓,那么所謂的諧波相互干擾也就不存在了。由此可得出這樣的結(jié)論,增大電力系統(tǒng)的供電容量和傳輸電纜、開(kāi)關(guān)等設(shè)備容量,是降低系統(tǒng)中諧波傳導(dǎo)電壓干擾最直接的重要措施。
下面僅以UPS為例,分析一下其輸入諧波電流在其上線形成的諧波電壓。
由于在輸入端采用了整流器,UPS對(duì)其上線電源來(lái)說(shuō)就是一個(gè)非線性負(fù)載。由它產(chǎn)生的非線性電流通過(guò)輸入電網(wǎng)的阻抗形成諧波電壓。假定位于UPS上線的頻率為f的正弦波電壓源(市電、變壓器、發(fā)電機(jī)組等)的輸出阻抗為Zs。這個(gè)阻抗Zs(ω)是角頻率ω=2πf的函數(shù)(電感L的阻抗ωL,電容的阻抗1/ωC),也就是說(shuō),不同的諧波電流對(duì)應(yīng)著不同的傳輸阻抗。定義:
1.Zs1(ω)為基波的傳輸阻抗,它是基波角頻率ω的函數(shù);
2.Zsn(nω)為第n次諧波的傳輸阻抗,它是諧波角頻率nω的函數(shù)。
于是,就可以用歐姆定律來(lái)計(jì)算每次諧波電流所對(duì)應(yīng)的諧波電壓,但值得注意的是,
在總電壓和總電流之間不存在歐姆定律的線性關(guān)系,這種關(guān)系僅對(duì)是同一頻率的諧波才能成立,而富含諧波成分的總電流是不同頻率正弦波疊加的周期性電流,所以不能簡(jiǎn)單地應(yīng)用歐姆定律。
如果Ih1為基波電流的有效值,Ihn為第n次諧波電流的有效值,則:
Uh1=Zs1(ω)×Ih1
Uh1=Zsn(nω)×Ihn
其中Uh1,為基波電壓的有效值,Uh1為第n次諧波電壓的有效值。此時(shí)電壓總諧波失真度THDU%為:
因此,UPS在上線母線上造成的電壓總諧波失真度取決于不同頻率諧波的阻抗,電源的阻抗越高,對(duì)應(yīng)于整流輸入的諧波電流而言,電壓的總諧波失真度就越大。
如果6脈沖整流器UPS上線配置有變壓器,可以計(jì)算UPS輸入諧波電流通過(guò)變壓器對(duì)輸入電壓諧波失真度的影響。
舉例:一臺(tái)500kVA變壓器,二次側(cè)相電壓為240V,在帶50Hz/500A基波相電流時(shí)的電壓降VDROP=5%,并假定變壓器的電阻性及電感性的阻值相等;以Z表示變壓器阻抗;以R表示變壓器電阻;以及表示變壓器感抗,以R表示變壓器電阻以XL表示變壓器電感量。XL=ωL=2πfL;以L表示變壓器電感量、
在本例中,由6'脈沖整流器所產(chǎn)生的諧波電流在變壓器上形成的諧波電壓THDU為11.19%,顯然高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的諧波電壓限值(5%)。
注意:由于因輸入電感值L對(duì)諧波頻譜中的每次諧波都是相同的,而感抗XL=2πfL是隨著諧波次數(shù)的升高而變大的,因此,諧波次數(shù)越高,總諧波電壓失真度就越大。
增大電力系統(tǒng)的供電容量和傳輸電纜、開(kāi)關(guān)等設(shè)備容量,是降低系統(tǒng)中諧波電壓干擾最直接的重要措施。但是,用此方法會(huì)大大提高系統(tǒng)配置成本,除設(shè)備購(gòu)置成本外,用電量(例如變壓器等設(shè)備效率與其負(fù)載率有關(guān)人占地空間、維護(hù)維修等成本也會(huì)相應(yīng)地提高。