Ø 负载特性
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钢铁行业用电具有容量大、负荷冲击大、起制动频繁、快速性、工作连续性和自动化程度高等特点。轧机、电焊设备、炼钢电弧炉、中频炉等冶金设备的运行会引起无功发生波动、功率因数低、三相不平衡、损耗增加、谐波含量超标;大型风机、轧机主传动等较多应用大功率变流、变频传动装置,容量大的达上万千瓦,是企业的主要电力负荷。这些设备在调速运行过程产生的谐波干扰将直接影响配电系统的电能质量,尤其是在这些传动设备的加、减速阶段,谐波干扰特别严重,而交变交变频调速系统产生的谐波不仅含有一般变流装置中的整数次谐波,而且含有基频和特征次谐波的分频成分,频率分布广、含量较高,不仅会造成电网电压畸变,还可能造成电网在某些频率下的谐振,这些问题必须加以治理。
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Ø 谐波对钢铁行业的危害
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钢铁行业的用电设备具有容量大、大部分为感性负荷、负荷冲击大、起制动频繁、快速性、自动化程度高、工作连续性等特点,是用电大户,用电设备大量使用直流电动机和变流器驱动、交流电动机变频调速驱动、变压器、电抗器、电力电子装置等非线性负载。轧机、电弧炉、中频炉等冶金设备使电网电压波动和闪变、三相不平衡、电网功率因数低、线路损耗增加、谐波含量超标,已造成谐波公害,严重危害电力系统的安全运行和电气设备的安全经济运行。
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Ø 谐波抑制和治理的解决方法
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1、改进用电设备,使其不产生或少产生谐波
受设备结构、效率、成本、可靠性等因素影响,只能解决部分问题。
2、串联失谐电抗器抑制谐波共振放大主要抑制谐波共振放大,滤波作用较小。
3、无源滤波器
传统的抑制高次谐波的方法,是使用LC无源电力滤波器,一般是根据谐振原理来工作。它具有结构简单、一次性投入低、运行费用低,它在很宽的频率范围内呈现为低阻抗,可以抑制多个频率的谐波。在吸收高次谐波的同时补偿无功功率,还具有改善负载功率因数的功能。但由于结构原理上的原因,在应用中存在以下难以克服的缺点。
①.由于调谐偏移和残余电阻的存在,调谐滤波器的阻抗等于零的理想条件是不可能出现的,阻抗的变化大大妨碍了滤波效果,并且还存在滤波器过负荷的可能性。
②.只能抑制按设计要求规定的谐波成分。有时由于高次谐波的成分较多,必须同时加入多个滤波器。这会使整个滤波器的成本和体积增加。
③.随着电源侧谐波发生源的增加,谐波电流超量时,可能会引起滤波器的过负荷。
④.LC滤波器电路会因系统阻抗参数变化而发生与系统并联谐振问题,从而使装置无法运行。
⑤.对于特殊的谐波,当系统阻抗和频率变化时,有可能因与电源阻抗并联谐振而产生“谐波放大现象”,使电路无法正常工作。
4、有源滤波器
APF基本原理是从被补偿对象中检测出谐波电流,然后由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等但极性相反的补偿电流从而消除电网中的谐波电流,使电网电流只含有基波分量。
与传统的LC滤波器相比,有源滤波器优点如下:
①.实现了动态补偿,可对频率和幅值都变化的谐波以及变化的无功功率进行迅速的动态跟踪补偿。
②.滤波器特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险。
③.有源滤波器输出滤波采用LCL结构接入电网,使自身的高频载波不会回馈到电网,对其他系统和设备没有干扰。
④.可同时对谐波和无功进行补偿,且补偿无功的大小可做到连续调节,既可对一个谐波单独补偿,也可以对多个无功和谐波源集中补偿,性价比合理。
5.当系统负载的谐波量大于滤波器补偿能力时,滤波器可以根据本体容量输出额定电流,继续有效滤波,不会发生超载。
6.有源滤波器具备完整的保护功能,包括过压、过流、短路等,及具备系统自诊断功能。