一隆谐波治理解决方案.ppt

ELION一隆谐波治理节能解决方案 目录 一隆节电产品的组成谐波治理的背景知识一隆谐波治理产品一隆谐波治理安装系统图一隆谐波治理预期效果 一隆节电产品的组成 电机节电器动态滤波节电器节能泵照明节电器节能灯 谐波治理的背景知识 谐波的定义谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量 一般是指对周期性的非正弦电量进行傅立叶级数分解 除了基波频率的电量 其余大于基波频率的电流产生的电量 称为谐波 谐波次数是谐波频率与基波频率 n fn f1 的比值 我国基波频率为50HZ 因此3次谐波为150HZ 5次谐波为250HZ 国标GB T14549 93 电能质量 公用电网谐波 谐波治理的背景知识 谐波的产生 谐波是由于正弦电压加压于非线性负载 基波电流发生畸变产生谐波 整流元器件是最主要的谐波源 如UPS 开关电源 变频器等都含有整流器 这些元件轮回地导通和关断 造成了交流电源回路的波形强行发生了变化 使得正弦波产生畸变 电流波形不再是正弦波形 主要非线性负载有UPS 开关电源 整流器 变频器 感应电炉 电子计算机 充电器 电子镇流器 它们的谐波波形如左 谐波治理的背景知识 谐波的产生 在供电系统中谐波电流的出现已经有许多年了 过去 谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的 由交流变换为直流电的水银整流器所产生的 近年来 产生谐波的设备类型及数量均已剧增 并将继续增长 在理想的干净供电系统中 电流和电压都是正弦波的 在只含线性元件 电阻 电感及电容 的简单电路里 流过的电流与施加的电压成正比 流过的电流是正弦波 在实际的供电系统中 由于有非线性负荷的存在 当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时 就形成非正弦电流 任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波 谐波频率是基频的整倍数 例如基频为50Hz 二次谐波为100Hz 三次谐波则为150Hz 因此畸变的电流波形可能有二次谐波 三次谐波 可能直到第五十次谐波组成 谐波治理的背景知识 谐波的产生 从工作原理来分 产生谐波的谐波源主要有三类 1 铁磁饱和型 主要指各种带铁心的电力设备 铁芯饱和电流 励磁电流及在投入或电压恢复时的励磁涌流都是非正弦波 含有高次谐波 这也是供电系统的谐波源 典型的如变压器 电抗器 互感器等 2 电子开关型 主要指各种交直流换流设备 如整流器 逆变器 双向晶闸管及可控硅开关设备等 广泛应用与冶金 化工 电气化机车等行业 包括家用电器 节能灯具和电力系统直流输电等都是电子开关型谐波源 典型的谐波源如电力机车 变频器 中频炉 电化学槽 轧机 家用电器 电视机 节能灯 计算机 空调机 电冰箱 洗衣机等 电弧型 主要指各种炼钢炉 金属熔化设备 电焊机群等 常见具体产生谐波的设备 1电弧炼钢炉2整流器及整流设备3焊机设备4电子控制照明装置5UPS电源系统6空调 变频 7高层电梯8TV影视设备TV影视监视设备9磁饱和稳压装置10计算机打印机复印机变频冰箱等 谐波治理的背景知识 谐波的危害 谐波治理的背景知识 谐波的危害 对人体产生危害 长期在有谐波的场合工作和生活 谐波辐射将对人体产生危害 谐波会刺激人体细胞 使正常的细胞膜电位发生快速波动或可逆的翻转 当这种波动或翻转频率接近谐波频率时 会影响人体大脑与心脏 并且降低免疫力 破坏神经中枢 谐波的危害 表现为引起电气设备 电机 变压器和电容器等 附加损耗和发热 使同步发电机的额定输出功率降低 转矩降低 变压器温度升高 效率降低 绝缘加速老化 缩短使用寿命 甚至损坏 降低继电保护 控制 以及检测装置的工作精度和可靠性等 谐波注入电网后会使无功功率增大 功率因数降低 甚至有可能引发并联或串联谐振 损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作 谐波治理的背景知识 谐波的危害 对电动机的影响在工程供电系统中 电动机负荷约占整个负荷的85 左右 因此 谐波使电动机总的附加损耗影响较为显著 由于集肤效应 磁滞 涡流等现象将随着谐波次数增高而使得各类旋转电机的铁芯和绕组中产生的附加损耗增加 谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升 这些额外损失将导致电动机效率降低 并影响转矩 当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时 其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量 谐波还使电动机噪音增大甚至可导致扭矩震动 而扭矩的震动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成的 如果机械谐振频率与电气励磁重合 会发生共振进而产生很高的机械应力 导致机械损坏的危险 谐波治理的背景知识 谐波的危害 对变压器的影响谐波电流会引起变压器的铜损 铁损和杂散损增加 谐波会在变压器绕组中形成环流 使绕组过热 变压器整体温升提高 这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升 进而导致变压器的基波负载容量下降 而且谐波也会导致变压器噪声增加 谐波治理的背景知识 谐波的危害 对输电线路的影响由于用户系统中导线阻抗的频率特性 导线的电阻会随着频率的升高而增加 又由于导线中集肤效应的作用 谐波会使得用户自身供电系统中导线的附加损耗增加 由谐波引起的非正弦波会对线路产生更高的热量 尤其值得注意的是这类谐波还会使三相供电系统中的中性线的电流增大 导致中性线过载 大大浪费了用户的用电成本 谐波治理的背景知识 谐波的危害 对电子设备的影响电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感 这种设备常常须靠电压波形的过零点或其它电压波形取得同步运行 电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点 这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的 控制系统对这两点 电压过零点与电压位置点 的判断错误可导致控制系统失控 而含谐波的电力与通讯线路之间的感性或容性耦合亦可能造成对通讯设备的干扰 计算机和一些其它电子设备 如可编过程控制器 PLC 通常要求总谐波电压畸变率 THD 小于5 且个别谐波电压畸变率低于3 较高的畸变量可导致控制设备误动作 进而造成生产或运行中断 导致较大的经济损失 谐波治理的背景知识 谐波的危害 对开关的影响像其它设备一样 谐波电流也会引起开关之额外温升并使基波电流负载能力降低 温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命对绝缘的影响随着非线性电力设备的广泛应用 电力系统中谐波问题日趋严重 谐波的存在会对电力设备造成损坏 加速设备绝缘老化 谐波叠加后的电压峰值对器件老化有很大的影响 研究表明 谐波对其寿命的主要影响因素为 电压峰值 电压均方根值和电压波斜率 其中峰值对它寿命的影响最大 对各类电力电容器 包括补偿电容 的影响由于大部分电力电容器对于高次谐波呈现低阻抗 有的电容器在和系统电路中的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近某次谐波分量的频率时 就会引起谐波电流放大 使电力电容器过热 过电压而不能正常工作 在高次谐波的影响下很容易被击穿 加速电容器老化 缩短寿命甚至烧毁 谐波治理的背景知识 谐波的危害 对通信系统的干扰影响通信系统少不了的换流设备和UPS设备本身是很严重的谐波源 这类设备产生的谐波频率一般在20KHz左右 该频段的谐波必然会干扰载波通信的正常工作 由此产生的干扰电压将会严重影响通信线路的通信质量 甚至于在某些情况下还会造成通信线路的中断等严重后果 对自动化流水线 数控机床 工作母机类精密设备的影响众所周知 绝大部分的数控类设备都通过一系列的交直流电机 通过变频调速来控制的 在此过程中谐波的瞬时脉冲会引起控制元件的误动作 尤其是由于数控设备中的控制用芯片中的电容受到谐波的影响 很容易老化甚至短路 引起设备不能工作 另外在这类精密加工设备的各类继电器的接触点上 在谐波的作用下很容易形成一个氧化碳膜层 既增加了接触点的阻抗又大大降低了控制器的灵敏度 谐波治理的背景知识 谐波的危害 对银行 海关 工厂等大区域联网作业的用户的影响为确保大区域联网工作的网络平台能正常运行 UPS设备对这类用户是必不可少的 但是UPS在整流充电过程中所产生的谐波一方面会影响到计算机网络中来 造成网络莫名其妙的出错 停机等 另一方面 这些谐波反过来又使UPS中的蓄电池中的极板加速氧化 而逐渐失效 严重的将根本起不到不间断电源的本身作用 从而对上述重要用户带来很大的损害 对监控系统 雷达系统 测空设备的影响航天航空的地面测空系统 雷达系统的正常工作关系到国家人民的巨大利益 设备供电电源中任何瞬时脉冲 浪涌和谐波都会引起各类精密测试仪器 控制系统一连串的不正常的反应 哪怕某一个继电器的接触点由于谐波造成接触点表面形成阻抗很小的氧化膜 使继电器灵敏度降低而造成的危害将是无法弥补的 一隆谐波治理产品 混合型动态滤波器A6 HAPF 安装于变压器配电室 并联 现场箝压节电器A6 V 安装于现场谐波产生设备电柜旁边 串联 一隆节电产品 动态滤波器 混合型动态滤波器是基于有源电力滤波器APF和无源电力滤波器PF技术的一种电力滤波器 集中具有APF和PF治理谐波所长 在谐波含量很高时 大部分的谐波通过无源滤波器吸收 剩余的动态变化的谐波由有源滤波器实时跟踪补偿 既减少了投资 解决PF响应速度慢的缺陷 又可避免由于谐波环境变化引起的系统谐振等危害 实现经济 合理的治理谐波和无功补偿 动态滤波节电器适用于谐波含量比较大 电网谐波含有率不断变化的配电系统应用 一隆谐波治理产品 动态滤波器 产品特点 1 同时滤除2 50次谐波 可选择或剔除2 50次内的任意次数谐波补偿 2 响应时间为1ms 对阶跃变化的谐波完全补偿时间为10ms 1 2周波 3 采用3DSP CPLD全数字控制方式和国际知名品牌高速IGBT 闭环控制 精确滤除谐波 4 自动消除谐振 不受电网阻抗和系统阻抗变化影响 5 具有补偿谐波 同时补偿谐波和无功 补偿谐波 同时补偿无功和三相电流不平衡三种工作模式 6 并联安装 安装方便简单 易于扩展 7 设计选型简单 只需测量系统谐波电流大小 8 维护方便 在符合要求的工作环境下工作 非机器故障无需维护 9 动态滤波器自身耗电约为80W 一隆谐波治理产品 动态滤波器 滤波原理 安装前后的变压器输出对比 一隆谐波治理产品 动态滤波器 有源滤波器通过外部电流互感器 实时检测负载电流 并通过内部DSP计算 提取出负载电流的谐波成分 然后通过PWM信号发送给内部IGBT 控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等 方向相反的谐波电流注入到电网中 达到滤波目的 滤波器本身消耗电能非常少 所释放的电流为实时动态存储在滤波器内部电容器内的电流 反向电流叠加到负载上 形成谐波电流抵消 使得变压器只输出正弦波电流 一隆谐波治理产品 动态滤波器 动态滤波器内部结构 一隆谐波治理产品 嵌压节电器 箝压节电器通过抑制瞬变 提高系统用电效率来提高电效和保护用电设备 安装完毕之后 可显著降低设备运行电流 箝压节电器能够实时监控电源的各相电压 具有清洁 去除和吸收系统中破坏性和不经济电力污染的功能 它能高速吸收高能瞬变 最终达到提高电效目的 并具备一定的防雷功能 箝压节电器将窜入电力线 信号传输线路的浪涌 瞬变过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内 保护设备或系统不因受冲击而损坏 一隆谐波治理产品 嵌压节电器 嵌压滤波器工作示意图如下 由于电网中存在瞬变电压 该电压施加于负载设备上 将产生较大的电能损耗 安装了嵌压节电器之后 高于阀值电压值的电压将被嵌压节电器对地释放 不形成电流 因此该部分的电能将得到节省 一隆谐波治理产品 嵌压节电器 箝压节电器性能特点 供电进线端保护 自动防故障设计 均匀组合熔断器 模块化设计 低阻抗连接 全部采用固态和气态双向传输元件 内置式防火设计 为工业 商用 住宅 海运等各种行业的电力分配系统提供自动化的安全保护 箝压节电器内部主回路的主要器件为自主研发的3只高效放电嵌压敏感电阻及1只高效放电箝压敏感电容 高效滤波铁氧体 阻容回路组成 该节电器实时监测电网 当监测到电网有瞬流和浪涌时 节电器通过3只高效放电嵌压敏感电阻及1只高效放电箝压敏感电容可即时将该部分有害的瞬流和浪涌进行对地释放 高效滤波铁氧体 阻容回路可吸收设备产生的瞬流电压 避免反馈到电网 从而避免产生设备过热和电力损耗 进而达到节能的目的 一隆谐波治理产品 嵌压节电器 箝压节电器技术参数 额定电压380VAC 三相五线制 工作频率50Hz最大连续工作电压 相线对相线 430VAC相线对零线 250VAC相线对地线 250VAC零线对地线 250VAC响应时间高达1皮秒 10 12秒 保护模式L1 N L2 N L3 NL1 G L2 G L3 GL1 L2 L2 L3 L3 L1N G脉冲承受能力5000个8 20 sC类脉冲没有阻碍最大浪涌电流每相100KA 8 20uS电流波形 断路器保护