地铁与机场供配电最佳解决方案- Sahs系统
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一、为什么要补偿无功
近年来,整流器、变频器、电气化牵引机车、轧钢机、电弧炉等非线性、冲击性和不平衡性工业负荷的不断增加,使得供配电网中的电能质量问题日益突出,对电力系统的安全稳定运行和用电设备的正常工作也产生了非常严重的影响与危害。世界各国工业负荷电能质量问题严重,电铁面临着电压波动,风电、太阳能等新能源发电并网等不稳定因素,从而导致一些重要建筑场所供配电系统的电能补偿要求日益迫切。
与电网中的有用功损耗相比,无用功损耗要大得多,这是因为高压线路、变压器的等值电抗要比电阻大得多,并且变压器的励磁无功损耗也要比励磁有功损耗更大,事实证明电网最基本的无功电源——发电机所发出的无功功率远远满足不了电网对无功的需求。电网中由于无功损耗造成输配电线路输电不稳定,既降低了功率因数,增加了线损,产生了大量电压波动和闪变,又造成线路电能三相不平衡,降低了电网传输能力和瞬变稳态极限,同时还会产生大量有害谐波,因此对电网进行无功补偿就显得尤为必要。另外,对电网采取适当的无功补偿可以稳定设备端及电网的电压,在长距离输电线路中选择合适的地点设置无功补偿装置,还可以改善电网性能,提高输电能力,在负荷侧合理配置无功,可以提高供配电系统的功率因数,减少功率损耗,因此,电网中无功补偿的作用已得到普遍重视。
二、为什么要净化谐波
随着科学进步,计算机、网络监控主机、DCS、PLC、变频装置、UPS、先进的仪表、仪器、整流器、交换机、服务器、计量装置、存储设备、信号处理系统、车辆控制系统等先进设备广泛应用于地铁、高铁、机场、航天、体育场等领域,这些非线性负载会产生电涌、脉冲、电磁干扰、低次高次谐波等电力污染。这些以谐波为首的电力污染反过来又会对上述设备及电力系统造成极大污染。如其中的低次谐波直接引起电压不稳(浪涌现象),控制器误动,变频装置过电压跳闸,烧坏可控硅、电机、变压器等电力设备。而计算机数据系统、控制系统、信号系统则由于受谐波中的高次谐波干扰而产生误码进而引发误动作直接造成通号信号数据紊乱、导航失灵、航班停运、地铁停车撞车等事故。谐波危害具体如下:
• 增加电力设施负荷,降低系统功率因数,降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率,造成设备浪费、线路浪费和电能损失。
• 引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大,导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行。
• 产生脉动转矩致使电动机振动,影响产品质量和电机寿命。
• 由于涡流和集肤效应,使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热,浪费电能并加速绝缘老化。
• 谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度,降低设备使用寿命。
• 零序(3的倍数次)谐波电流会导致三相四线系统的中线过载,并在三角形接法的变压器绕组内产生环流,使绕组电流超过额定值,严重时甚至引发事故。
• 谐波会改变保护继电器的动作特性,引起继电保护设施的误动作,造成继电保护等自动装置工作紊乱。
• 谐波改变了电压或电流的变化率和峰值,延缓电弧熄灭,影响断路器的分断容量。
• 使计量仪表特别是感应式电能表产生计量误差。
• 干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备,影响设备的正常运行。