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随着企业现代化建设的进程和节能降耗技术改造的实施,电力谐波造成的危害已经到了不能忽视的程度。电力谐波导致自动控制系统误动作,变压器过热,跳闸,无功补偿装置烧毁,给现代化制造系统带来了严重的危害。
这主要是因为现代化工业的核心是计算机控制技术,计算机对电能质量的要求比较严格。而企业节能降耗改造中大量使用变频器,变频器是严重的电磁干扰源,特别是它工作时产生的谐波电流,对现代化制造系统的危害十分严重,主要体现在:
继电保护器误动作,意外跳闸
PLC工作异常、仪表读数错误
无功补偿电容不能投切或者烧毁
变压器过热、噪声增加
越来越多的人开始认识到控制谐波的重要性。控制谐波最有效的方法就是使电力电子设备满足国家标准GB17625,这是一个针对谐波电流发射的标准。这个标准对电力电子设备的谐波电流提出了明确的规定,具体数值如表1所示。这个标准对各次谐波电流都有明确的限制要求,用畸变率表示。某次谐波的畸变率就是该次谐波电流的幅度与基波幅度的比值。
如果接入电网的设备都满足GB17625的要求,就可以完全避免谐波导致的各种潜在风险。
表1:GB17625对电力电子设备的谐波电流发射限制
熟悉电能质量领域的人都知道,关于谐波的常用标准是GB14549和IEEE519,这两个标准与GB17625是什么关系呢?
简而言之,GB14549或IEEE519是针对电网提出的谐波限制要求。电力公司使用这个标准来保证公共电网的质量满足要求。
GB17625是针对接入电网的设备提出的谐波限制要求,当接入电网的设备满足这个标准时,就不会对电网造成危害。因此,设备制造商有义务使所制造的设备满足这个标准的要求,电力公司有权利限制不满足GB17625的设备接入电网。
另一方面,设备的采购方有权利要求所采购的设备满足GB17625,否则,企业会承受巨大的经济损失。企业承受的经济损失来自两个方面。第一,设备在运行时,会对用户的内部电网产生危害,造成制造系统的故障,降低产量,增加废品率;第二,设备运行后,企业不能满足GB14549的要求,需要对电力公司承担责任,接受处罚。
综上所述,GB14549体现了电力公司与电力用户之间的责任关系。GB17625体现了设备制造商与设备用户之间责任关系。
满足GB17625是一个挑战
企业在安装设备时,要考虑设备是否满足GB17625标准。这对于规避谐波风险具有重要的意义。因此,凡是向欧美市场出口的设备,必须要满足各标准的要求。
治理谐波的方法是使用谐波滤波器。虽然目前广泛使用的方法是在变频器的前端安装电抗器,但是使用电抗器的效果远达不到GB17625标准的要求。使用不同电抗率的电抗器时,变频器的谐波电流与GB17625的比较。
普通的谐波滤波器也不能满足要求。一方面,这个标准对于谐波的限制比较严格,更主要的是,作为设备级的谐波滤波器,必须满足以下要求:
1) 滤波效果确定:滤波器与特定设备组合起来后,谐波电流发射必须是确定的,与系统的参数无关,这样才能确保设备安装了滤波器后,满足特定的要求;
2) 不吸收上游谐波电流:配装了滤波器的设备可以应用在任何电网环境中,有些电网会有较大的谐波电压,设备级的谐波滤波器不允许吸收来自上游的谐波电流,否则,当上游谐波较大时,会导致滤波器过载;
3) 不与系统发生不良作用:配装了谐波滤波器的设备可能在任何系统中使用,而任何情况下都不允许与系统之间发生不良的相互作用,例如于系统发生谐振,放大谐波电流。
4) 不会导致超前的功率因数:设备配装了滤波器,功率因数要达到0.98以上,不允许出现过大的感性无功功率和容性无功功率。
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