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    長沙UPS電源 電源污染治理技術
    信息來源:長沙UPS電源   發布時間:2012-9-6   瀏覽:
     近年來 電力網中非線性負載的逐漸增加是全世界共同的趨勢,如變頻驅動或晶閘管整流直流驅動設備、計算機、重要負載所用的不間斷電源(UPS) 、節能熒光燈系統等,這些非線性負載將導致電網污染,電力品質下降,引起供用電設備故障 甚至引發嚴重火災事故等。
        電力污染及電力品質惡化主要表現在以下方面:電壓波動、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡等。
    1.電源污染的危害
         電源污染會對用電設備造成嚴重危害,主要有:
        干擾通訊設備、計算機系統等電子設備的正常工作,造成數據丟失或死機。
        影響無線電發射系統、雷達系統、核磁共振等設備的工作性能 造成噪聲干擾和圖像紊亂。
        引起電氣自動裝置誤動作,甚至發生嚴重事故。
        使電氣設備過熱,振動和噪聲加大,加速絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發生故障或燒毀。
        造成燈光亮度的波動(閃變),影響工作效益。
        導致供電系統功率損耗增加。
    2.電源污染的種類
        2.1 電壓波動及閃變
        電壓波動是指多個正弦波的峰值,在一段時間內超過(低于)標準電壓值,大約從半周波到幾百個周波,即從10MS到2 .5秒 包括過壓波動和欠壓波動。普通避雷器和過電壓保護器,完全不能消除過壓波動,因為它們是用來消除瞬態脈沖的。普通避雷器在限壓動作時有相當大的電阻值,考慮到其額定熱容量(焦爾),這些裝置很容易被燒毀,而無法提供以后的保護功能。這種情況往往很容易忽視掉,這是導致計算機、控制系統和敏感設備故障或停機的主要原因。
        另一個相反的情況是欠壓波動,它是指多個正弦波的峰值,在一段時間內低于標準電壓值,或如通常所說:晃動或降落。長時間的低電壓情況可能是由供電公司造成或由于用戶過負載造成,這種情況可能是事故現象或計劃安排。更為嚴重的是失壓,它大多是由于配電網內重負載的分合造成,例如大型電動機、中央空調系統、電弧爐等的啟停以及開關電弧、保險絲燒斷、斷路器跳閘等,這些都是通常導致電壓畸變的原因。
        大型用電設備的頻繁啟動導致電壓的周期性波動如電焊機、沖壓機、吊機、電梯等這些設備需要短時沖擊功率主要是無功功率。電壓波動導致設備功率不穩,產品質量下降;燈光的閃變引致眼睛疲勞降低工作效率。
        2.2 浪涌沖擊
        浪涌沖擊是指系統發生短時過(低)電壓即時間不超過1毫秒的電壓瞬時脈沖,這種脈沖可以是正極性或負極性,可以具有連串或振蕩性質。它們通常也被叫作:尖峰、缺口、干擾、毛刺或突變。
        電網中的浪涌沖擊既可由電網內部大型設備(電機、電容器等)的投切或大型晶閘管的開斷引起,也可由外部雷電波的侵入造成。浪涌沖擊容易引起電子設備部件損壞,引起電氣設備絕緣擊穿;同時也容易導致計算機等設備數據出錯或死機。
        2.3 諧波
        線性負載,例如純電阻負載,其工作電流的波形與輸入電壓的正弦波形完全相同,非線性負載,例如斬波直流負載,其工作電流是非正弦波形。傳統的線性負載的電流/電壓只含有基波(50Hz),沒有或只有極小的諧波成分,而非線性負載會在電力系統中產生可觀的諧波。
        諧波與電力系統中基波疊加,造成波形的畸變,畸變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值。非線性負載產生陡峭的脈沖型電流,而不是平滑的正弦波電流,這種脈沖中的諧波電流引起電網電壓畸變,形成諧波分量,進而導致與電網相聯的其它負載產生更多的諧波電流。
        計算機是此類非線性負載之一,象絕大多數辦公室電子設備一樣,計算機裝有一個二極管/電容型的供電電源,這類供電電源僅在交流正弦波電壓的峰值處產生電流,因此產生大量的三次諧波電流(150Hz)。其它產生諧波電流的設備主要有:電動機變頻調速器,固態加熱器,和其他一些產生非正弦波變化電流的設備。
        熒光燈照明系統也是一個重要的諧波源,在普通的電磁整流器燈光電路中,三次諧波的典型值約為基波(50Hz)值的13-20。而在電子整流器燈光電路中,諧波分量甚至高達80。
        非線性負載所產生的諧波電流會影響電力系統的多個工作環節,包括變壓器,中性線,還有電動機,發電機和電容器等。諧波電流會導致變壓器,電動機和備用發電機的運行溫度(K參數)嚴重升高。中性線上的過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導線溫度升高,造成絕緣損壞,而且會在三相變壓器線圈中產生環流,導致變壓器過熱。無功補償電容器會因電網電壓諧波畸變而產生過熱,諧波將導致嚴重過流。
        另外,電容器還會與電力系統中的電感性元件形成諧振電路,這將導致電容器兩端的電壓明顯升高,引致嚴重故障。照明裝置的啟輝電容器對于由高頻電流引起的過熱也是十分敏感的,啟輝電容器的頻繁損壞顯示了電網中存在諧波的影響。諧波還會引起配電線路的傳輸效率下降,損耗增大,并干擾電力載波通訊系統的工作,如電能管理系統(EMS)和時鐘系統。而且,諧波還會使電力測量表計,有功需量表和電度表的計量誤差增大。
        2.4 三相不平衡
        三相不平衡會在中性線上產生過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導線溫度升高,造成絕緣損壞,而且會在三相變壓器線圈中產生環流,導致變壓器過熱 甚至引發嚴重火災事故等。
    3.電源污染的治理
        對于現有供電網絡或待建電網中的電力污染情況,要進行仔細分析,通常解決的方法有兩個:一是局部重組電網結構,分離或隔離產生電力污染的設備;二是使用電源凈化濾波設備進行治理,通常電壓諧波是由電流諧波產生的,有效地抑制電流諧波就會使電壓畸變達到要求的范圍。國內外很多單位已開始重視電源污染的治理 投資安裝電源凈化濾波裝置 取得了提高電源品質和節能的雙重效果。
        電源污染的治理主要有以下幾種方法:
        串聯電抗器
        有源濾波補償
        無源濾波補償
        增加整流設備的相數
        安裝各種突波吸收保護裝置,如避雷器等
        目前,無源濾波補償是實際應用多、效果較好、價格較低的解決方案,它包括三種基本形式:串聯濾波、并聯濾波和低通濾波( 串并混合)。其中串聯濾波主要適用于三次諧波的治理;低通濾波主要適用于高次諧波的治理;并聯濾波是一種綜合裝置,它可濾除多次諧波,同時提供系統的無功功率,是應用廣泛的電源凈化濾波裝置。
        近年來,隨著電力電子技術的發展,有源濾波補償技術日益成熟,并得到了廣泛應用。較傳統的無源濾波補償系統,它具有功能多,適應性好及響應速度快等優點,隨著價格的不斷下降,應用將日益普遍。有源濾波補償系統在很多重要場所應用效果非常好。


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