某汽車有限公司電能質量問題分析及治理方案-資料下載頁

【導讀】一流技術服務，為您提供綜合的電能質量解決方案。蘭州吉利汽車工業有限公司。電能質量問題分析及治理方案。蘭州吉利汽車工業有限公司，座落于甘肅省蘭州市永登縣中川。鎮空港循環經濟產業園，是浙江吉利控股集團有限公司的下屬子公司。建于2021年4月，距離蘭州市中川機場2公里，廠區占地面積畝，并按照。主要生產吉利自由艦系列轎車，自由艦是吉利控股集團擁有完全自主品牌和知識產。蘭州吉利焊裝車間焊機在生產過程中，產生大量的諧波電流，對配電網絡造成。嚴重的污染，對生產用電的安全有很大的隱患。引起繞組、外層硅鋼片、外殼金屬緊固零件的局部發熱，電纜增加浸漬絕緣局部放電和溫升，增大線損，縮短壽命。消弧線圈延遲或阻礙消弧作用。避雷器涌流延長其放電時間，能導致損壞。繼電保護引起誤啟動、誤動跳閘、拒動、損壞，常引起事故或擴大。電能表增加誤差，其凈影響是增大供電線損率。自動裝置導致誤判斷、誤動、誤控制。換流裝置使燃弧間隔不勻，個別不能運行

　　

【正文】 ,R 是氣體常數 ( J mol1 K1)。 根據資料記載，對于丁苯橡膠熱 5346b? ；對于阻燃電纜 5394b? ；對于聚氯乙烯電纜 5807b? 。 假設溫度為 1T 時的老化壽命為 1? ， 2T 時的老化壽命為 2? ，則對于丁苯橡膠： 12125346 ( )2110 TTTT?? ??? 對于阻燃電纜： 12125309 ( )2110 TTTT?? ??? 對于聚氯乙烯電纜： 蘭州吉利汽車工業有限公司 電能質量問題分析及治理方案 28 12125807 ( )2110 TTTT?? ??? 假設溫度為 500時三種材料的老化壽命都為 20 年，那么每升高 10，電纜的壽命如下表 ，表中的數據表示老化壽命，單位為年： 溫度 材料 500 510 520 530 550 550 560 570 580 590 丁苯橡膠 阻燃電纜 聚氯乙烯電纜 表 A 電纜溫度與老化壽命對應表 由表中的數據可以 看出，三種材料的電纜，隨著溫度的升高，老化壽命急劇下降，當平均溫度升高 100后，老化壽命僅為正常工作溫度下壽命的 1/4。 ? 對變壓器的影響 諧波電壓的存在增加了變壓器磁滯損耗、渦流損耗以及絕緣的電場強度，諧波電流的存在增加了銅損。對帶有非對稱性負荷的變壓器而言，若負荷電流含有直流分量，引起變壓器磁路飽和，會大大增加勵磁電流的諧波分量，它的幅值幾乎與直流電流成正比，對于較低次的諧波，這種線性關系更為明顯。 諧波電流在變壓器中造成的附加損耗可用下式估算： 223T h T hThP I R K???? ? 式中 hI －通過變壓器的 h 次諧波電流； TR －變壓器工頻等值電阻； hTK －由于 諧波的集膚效應和鄰近效應使電阻增加的系數，當 h 為 11和 13 時， hTK 可分別取 、 、 和 。 對于普通變壓器，特別重要的影響是 3 次及其倍數次零序諧波，這些諧波在三角形連接的繞組中形成換流。除非設計時已經考慮到這些問題，否則這些換流將使變壓器繞組過熱。 對于供給不對稱負荷的變壓器，還有一個重要問題應當考慮到，即如果負荷電流蘭州吉利汽車工業有限公司 電能質量問題分析及治理方案 29 中含有直流分量，則它將使變壓器磁路的飽和度提高，從而使交流勵磁電流的諧波分量大大增加。 對電力變壓器內△接法的繞組而言，雖然該接法為三次倍數的諧波電流提供了一個通路，但卻增加了繞組內的環流。除非在設計時另有考慮，這一額外的環流可能使繞組電流超過 額定值。 變壓器副邊輸出諧波電壓使輸電線路熱損耗增加，絕緣老化，壽命縮短；據有關部門試驗，相同的電纜鋪設條件，若通過一般的工頻電流，其使用壽命為 25 年，而含有高次諧波的非正弦電流，其使用壽命只有 9 年。 ? 對無功補償電容器的影響 電力諧波和電容器之間的作用是相互的，它不僅在電容器中產生額外的電力損耗，而且可能與電容器一起產生串聯或并聯諧振。 諧波電壓在電容器中產生額外的電力損耗： 232 ( ) 1 0nnn c tg U??? ?? ?? 式中 c — 電容； tg? — 介質損耗系數； n? — n 次諧波的角頻率； nU — n 次諧波電壓有效值。 當同一母線上接有電容器和諧波源時，設電源為純感性的，當下式成立時就會發生并聯諧振。 SCSSnff? 式中 f — 基波頻率； nf — 諧振頻率； S — 系統短路容量； CS — 電容器容量。 因在高頻電路中電容阻抗較小故可略去負荷電阻。在此條件下，當下式成立時就會發生串聯諧振。 2t Ln c t cS SffS Z S?? 式中 tS — 變壓器容量 。 tZ — 變壓器阻抗標幺值 LS — 負荷容量 。 cS — 電容器容量 蘭州吉利汽車工業有限公司 電能質量問題分析及治理方案 30 在電容器的作用下，諧波電流可以被放大 2～ 5 倍，而在諧振時可達 30 倍以上。諧振引起的過電壓和過電流會大大增加電容器的損耗和過熱，這往往導致電容器的損壞。 ? 對繼電保護裝置的影響 諧波對繼電保護的影 響主要表現為使繼電器動作特性畸變或效果降低，其后果常是保護裝置的拒動或誤動，并且由于不同類型繼電器的設計和工作原理不用，諧波的影響程度也不盡相同。 ① 諧波對電磁型繼電器的影響 諧波對各種形式的繼電器和保護裝置均有不同程度的影響。對于當前推廣使用的微機保護來說，由于廣泛采用先進的數字濾波電路和數值算法，得到的波形基本上是濾去各主要高次諧波的正弦波，可以認為諧波不能對其動作特性構成影響。然而對目前仍廣泛使用的電磁式繼電器來說，諧波的威脅是存在的。 常規的電磁型電流繼電器的電磁動作 轉矩為： 22 2 221 1 2 32p p p pmIWM F L K L K L K I L K IR?? ? ? ? ? 式中 F — 電磁力 。 pL — 動片與支點的力臂長度 ? — 磁通 。 I — 流入線圈的電流有效值 2W — 線圈匝數 。 mR — 磁通Φ所經過磁路的磁阻 由 ()式可得電磁動作轉矩與線圈電流有效值的平方成正比。實驗證明，該型繼電器線圈無論通入基波還是通入 2～ 7 次單頻諧波，只要有效值相同，繼電器都會動作。按基波整定的電磁型繼電器在諧波的作用下可能誤動。雖然，電磁型繼電器動作速度慢，定值容許誤差較大，在諧波含量小于 10%時可認為諧波影響不是主要問題，然而在某些情況下，諧波的含量會大大超過這一允許值。 例如變壓器空載合閘時，由于斷路器三相不同期，三相勵磁涌流極不平衡，在同一母線上并列運行的所有變壓器零序回路中引起零序涌流，其波 形中含有很大的諧波分量，其二次諧波分量有時甚至大于基波分量。這時，雖然其基波電流尚未達到繼電器的起動值，但各次諧波綜合的有效值已超過整定值，使電磁型繼電器起動。由于整個衰減過程達 10s 以上，超過零序保護動作時間，可使該母線上運行中的投蘭州吉利汽車工業有限公司 電能質量問題分析及治理方案 31 入零序保護的變壓器同時誤跳。 ② 諧波對感應型繼電器的影響 感應型繼電器的可動部分慣性較大，動作速度慢，諧波轉拒對其影響并不嚴重。這種繼電器中的圓盤或圓筒在磁場的作用下都將產生感應電流，該電流和空間中另一磁場相互作用產生電磁轉拒，推動圓盤和圓筒。經 驗證，隨著輸入電流的頻率由50Hz 增加到 250Hz 時，繼電器的起動靈敏度將降低，這是由于畸變電流中諧波分量在繼電器磁盤上產生了附加轉矩所致。由畸變電流產生作用在繼電器磁盤上的轉矩等于該電流中基波分量和各次諧波分量產生的轉矩總和，其中 3 次諧波和 5 次諧波電流產生的轉矩對繼電器的靈敏度影響比較大。諧波電流分量產生的轉矩可正可負，因而繼電器可能產生誤動也可能產生拒動，其后果由各同次頻率諧波間的相位差以及諧波分量的有效值確定。 ③ 諧波對整流型繼電器的影響 整流型繼電器的主要特點是將輸入 交流量進行整流，或者將幾個輸入交流量組合后進行整流，繼電器的動作特性取決于整流后的電壓信號 (電流信號 )及其動作判據，以兩個電氣量的環形整流比相器回路構成的方向阻抗繼電器為例進行分析。當電流回路中含有諧波分量時，其動作特性不在是一個圓，而是呈現未一個不規則的封閉曲線由許多凹凸不平點。基本上每隔 2π /n 時有凹點 (或凸點 )出現，而且諧波含量越大，凹凸越厲害。主要是因為在電流回路通入含有諧波分量電流時，環形整流比相器輸出的交流分量增大，從而造成繼電器動作特性損壞不光滑。在某些情況下，如輸出線路發生接地短路時，由于電 流中諧波分量較大，導致整流型保護裝置拒動。 ④ 諧波對靜態型繼電器的影響 靜態保護所采用的繼電器包括通稱的靜態繼電器和固態繼電器，主要由無機械運動的電子器件構成。由于在抗干擾和消除諧波影響方面具有較好的有效性，靜態保護已日益收到人們的關注。按相位比較原理構成的繼電器，被比較的兩個交流電量可用積分比相器或微分比相器來實現。由于諧波分量的存在兩種比相器均受影響。對于積分式比相器，各半波積分比相器比較的分別是正半周或負半周極性相同的時間。當被比較的兩個電量中任意一個含有諧波分量時，其 方波被切成碎片，導致積分電壓達不到使其后面的觸發器翻轉所需要的電壓值，從而造成保護拒動；對于微分式比較器，它把兩個交流量都變成方波，再將其中一個方波通過微分電路產生脈蘭州吉利汽車工業有限公司 電能質量問題分析及治理方案 32 沖去與另一個交流量的方波進行比較，則因諧波的存在而出現多個不應有的微分脈沖，引起交流量過零點的機會增多，可能造成保護裝置誤動作。例如再相差保護中短路時產生的直流分量與高次諧波分量疊加的結果，使半波比相器有輸出，從而導致保護誤動。 ? 對電能表的影響 目前，計量中主要采用靜電感應式電能表。它是按工頻 (基波 50Hz)純正弦交流額定工況設計制造的。存在 電力諧波時，基波電流和諧波電流都會在電能表轉盤上產生渦流，電能表轉速所反映的功率是基波和各次諧波共同作用下產生的，即： 11 2W n nnP K P k P????? 式中 WP — 電能表計量的功率 。 1K — 基波的轉矩系數 1P — 基波功率 。 nk — n 次諧波的轉矩系數。 通常， 1K ≈ 1， nk ＜ 1，電力諧波的次數越高，幅值越小， nk 越小，在轉盤上產生的轉矩也越小。一般情況下，諧波所產生的電度量可以忽略不計，但當用戶中有較大的諧波源時，計量點的電壓電流畸變較大，總電度量中將含有較多高次諧波所產生的電量，這時電度表已不能真實地反映用戶的耗電情況。 使用這種 電度表計量電能時，將遇到以下幾種情況： (1)畸變波電源供線性負荷。這時電度表記錄的是基波電能及部分諧波電能，后者將影響用戶用電設備的性能，因此用戶不但多交電費而且受到損失。 (2)正弦波電源供非線性負荷。用戶產生的諧波功率及電能將有一部分倒流入電源及其它用戶，此時電度表記錄的是基波電能并扣除一小部分的諧波電能。該用戶不但是電網的污染源，還要少交電費，這對供電部門和其它用戶是不公平的。 (3)畸變波電源供非線性負荷。這種情況下不同諧波電能的流向，可能有流入負荷的，也有倒流回電網的，應 根據具體情況進行分析。