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交通行業(yè)之軌道交通電能質(zhì)量特點(diǎn)
電費(fèi)在軌道交通的運(yùn)營(yíng)成本中所占比例極大，電力能耗的大小直接影響到軌道交通運(yùn)營(yíng)部門的運(yùn)營(yíng)成本和經(jīng)濟(jì)效益，因此，從執(zhí)行國(guó)家能源戰(zhàn)略，提高軌道交通本身的經(jīng)濟(jì)效益，以及提高城市交通可持續(xù)發(fā)展能力等方面綜合考慮，對(duì)軌道交通負(fù)荷特性及功率因數(shù)，諧波等主要電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行分析，并提出治理方案，顯得尤為重要。
典型負(fù)載
牽引變：
采用12或24脈沖整流，只產(chǎn)生11或23次以上諧波，或者采用PWM整流方式，諧波含量較低。
配電變：
照明：?jiǎn)蜗嘭?fù)載，主要產(chǎn)生3、5、7、9等（2n±1)次諧波；
UPS:三相負(fù)載，主要產(chǎn)生5、7、11、13等（6n±1)次諧波；
風(fēng)機(jī)，電梯：變頻驅(qū)動(dòng)，三相負(fù)載，主要產(chǎn)生5、7、11、13等（6n±1)次諧波。
產(chǎn)生危害
軌道交通牽引供電系統(tǒng)采用整流機(jī)組向電動(dòng)車組提供直流電源，因此不可避免產(chǎn)生諧波。當(dāng)諧波含量超過(guò)一定范圍時(shí)，對(duì)城區(qū)電力系統(tǒng)可能產(chǎn)生以下主要危害：
1）可能使電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，直接危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行；。
2）使各種電氣設(shè)備產(chǎn)生附加損耗和發(fā)熱，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)及噪聲；
3）諧波電流在電網(wǎng)中流動(dòng)，作為一種能量，最終要消耗在線路及各種電氣設(shè)備上，從而增加損耗；
4）由于電網(wǎng)中諧波電流的存在，通過(guò)電磁感應(yīng)、電容耦合以及電氣傳導(dǎo)等作用，對(duì)周圍的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，從而降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量；
5）諧波使電網(wǎng)中廣泛使用的各種儀表，如電壓表、電流表、有功及無(wú)功功率表、功率因數(shù)表、電度表等產(chǎn)生誤差；
6) 增加電網(wǎng)中發(fā)生諧波諧振的可能，從而造成過(guò)電流或過(guò)電壓引起的危險(xiǎn)。
治理方案
利用APF諧波治理
照明設(shè)備，UPS，風(fēng)機(jī)，電梯產(chǎn)生諧波電流，導(dǎo)致電壓畸變，同時(shí)諧波電流會(huì)通過(guò)變壓器耦合到高壓側(cè)，安裝有源濾波器后，濾波器發(fā)出與負(fù)載大小相等，方向相反的諧波注入電網(wǎng)，與負(fù)載諧波抵消，達(dá)到濾波的目的，凈化電網(wǎng)，可有效降低設(shè)備的故障率。有源濾波器比傳統(tǒng)無(wú)源濾波器性能更好，能夠動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波，且不易發(fā)生諧振。
交通行業(yè)之機(jī)場(chǎng)電能質(zhì)量特點(diǎn)
機(jī)場(chǎng)燈光站大量使用可控硅調(diào)光設(shè)備，勢(shì)必產(chǎn)生諧波，對(duì)電網(wǎng)、用電設(shè)備、線路電纜等都造成一定的影響，同時(shí)，隨著機(jī)場(chǎng)的擴(kuò)建，助航燈光負(fù)載設(shè)備不斷的增加，導(dǎo)致使用原有柴油發(fā)電機(jī)組帶負(fù)載供電時(shí)，當(dāng)燈光設(shè)備調(diào)節(jié)光級(jí)至四級(jí)光和五級(jí)光時(shí)，發(fā)電機(jī)組不能提供負(fù)載所需供電容量，影響機(jī)組的正常運(yùn)行，并導(dǎo)致調(diào)光器出現(xiàn)輸出電流失調(diào)報(bào)警。
典型負(fù)載
照明：?jiǎn)蜗嘭?fù)載，主要產(chǎn)生3、5、7、9等（2n±1)次諧波；
UPS:三相負(fù)載，主要產(chǎn)生5、7、11、13等（6n±1)次諧波；
電梯：變頻驅(qū)動(dòng)，三相負(fù)載，主要產(chǎn)生5、7、11、13等（6n±1)次諧波。
空調(diào)：學(xué)校安裝的空調(diào)基本都是變頻空調(diào)，變頻空調(diào)的變頻器會(huì)產(chǎn)生大量諧波，影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
產(chǎn)生危害
諧波的存在使得配電系統(tǒng)電壓、電流產(chǎn)生畸變，功率因數(shù)下降，導(dǎo)致供電效率極低，當(dāng)發(fā)電機(jī)供電時(shí)，由于柴油發(fā)電機(jī)無(wú)法提供全負(fù)荷運(yùn)行所需的有功電能，因此調(diào)光器無(wú)法進(jìn)行高光級(jí)下的電流控制和調(diào)節(jié)（高光級(jí)調(diào)節(jié)下相比低光級(jí)調(diào)節(jié)雖然功率因數(shù)有所提高，但所需的視在功率已超過(guò)發(fā)電機(jī)組的容量），嚴(yán)重情況下甚至可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備跳閘的現(xiàn)象，存在極大的安全隱患。
治理方案
1利用APF諧波治理
機(jī)場(chǎng)用電負(fù)荷中,可控硅調(diào)光設(shè)備產(chǎn)生的諧波，對(duì)電網(wǎng)、用電設(shè)備、線路電纜等都造成一定的影響，針對(duì)機(jī)場(chǎng)電網(wǎng)諧波現(xiàn)狀,治理諧波的最佳解決方案是采用有源濾波技術(shù),一般而言,有源濾波器(受控電流源)與一個(gè)產(chǎn)生諧波的負(fù)荷并聯(lián)連接,該受控電流源產(chǎn)生與負(fù)荷的諧波電流大小相同相位相反的補(bǔ)償電流,以此來(lái)消除負(fù)荷產(chǎn)生的諧波對(duì)配電網(wǎng)的影響。
交通設(shè)施之港口碼頭行業(yè)電能質(zhì)量特點(diǎn)
港口行業(yè)的蓬勃發(fā)展，在帶動(dòng)了其他行業(yè)發(fā)展進(jìn)步的同時(shí)，對(duì)電能的需求量也逐漸增大。大量使用的氣體放電類電光源,開關(guān)電源,直流橋式抓斗卸船機(jī)成為了港口碼頭的主要諧波源，帶來(lái)了嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題。
典型負(fù)載
氣體放電類電光源：氣體放電類光源包括熒光燈，鹵化燈，霓虹燈。根據(jù)這類氣體放電光源的伏安特性，其非線性特性十分嚴(yán)重，同時(shí)含有負(fù)的伏安特性。而氣體燈具要與電感性鎮(zhèn)流器相串聯(lián)，并使其綜合伏安特性不再為負(fù)才能正常工作，由于鎮(zhèn)流器的非線性相當(dāng)嚴(yán)重，其中三次諧波含量在20%以上，只含有奇次諧波，所以氣體電光源設(shè)備屬于電流型諧波源；
開關(guān)電源：高頻開關(guān)電源必然存在諧波含量，會(huì)產(chǎn)生大量諧波，并且已成為電網(wǎng)最主要的污染源；
直流橋式抓斗卸船機(jī)：港口大型裝卸機(jī)械的電氣傳動(dòng)采用了晶閘管整流直流調(diào)速設(shè)備和交流變頻器調(diào)速裝置，在顯著提高裝卸機(jī)械性的同時(shí)，也帶來(lái)了無(wú)功功率增大和諧波污染電網(wǎng)的問(wèn)題。
產(chǎn)生危害
隨著近年電子技術(shù)的在港口電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，特別是變頻、整流以及能量回饋等技術(shù)在港口大型門機(jī)、集裝箱岸橋等機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用，港口供電系統(tǒng)中的諧波問(wèn)題已經(jīng)不可避免的暴露出來(lái)。
根據(jù)港口電力系統(tǒng)中部分裝有變頻調(diào)速設(shè)備的集裝箱岸橋和大型門座式起重機(jī)的諧波測(cè)試情況看，其中大部分機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中有5、7次諧波注入系統(tǒng)，個(gè)別設(shè)備還有11、13次諧波產(chǎn)生。由于高次諧波對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行具有非常的危害性，其所造成的損失已不勝枚舉。例如，熔斷器爆炸、電抗器過(guò)熱燒毀、電容器鼓肚、PT絕緣擊穿、變壓器出力和壽命降低等問(wèn)題在港口電力系統(tǒng)中就曾有發(fā)生。
治理方案
1利用SVG實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償
提高港口供電可靠性和電能質(zhì)量的傳統(tǒng)做法是加設(shè)晶閘管投切電容、晶閘管控制電抗器和磁控電抗器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,并采用LC濾波器減小諧波畸變的影響,與傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置相比,SVG能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，不會(huì)發(fā)生過(guò)補(bǔ)，欠補(bǔ)，可以穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。
SVG選型：SVG的補(bǔ)償容量一般按照變壓器容量的30%來(lái)選擇。
2利用APF諧波治理
港口用電負(fù)荷中,大量非線性負(fù)荷產(chǎn)生的高頻諧波電流常帶來(lái)很多意想不到的麻煩:會(huì)使變壓器、電纜和其它電力組件產(chǎn)生附加熱損耗;造成控制、保護(hù)和測(cè)量系統(tǒng)的功能異常,通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也因此受到諧波干擾,這是現(xiàn)代電力電子控制設(shè)備最大的弊端。
針對(duì)港口電網(wǎng)諧波現(xiàn)狀,治理諧波的最佳解決方案是采用有源濾波技術(shù),一般而言,有源濾波器(受控電流源)與一個(gè)產(chǎn)生諧波的負(fù)荷并聯(lián)連接,該受控電流源產(chǎn)生與負(fù)荷的諧波電流大小相同相位相反的補(bǔ)償電流,以此來(lái)消除負(fù)荷產(chǎn)生的諧波對(duì)配電網(wǎng)的影響。
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