电抗滤波节能技术的研究与探析

1、科技信息1、 引言随着用电负荷快速增加及电力电子设备的大量应用,非线性负荷已 经成为电力系统的重要组成部分 。 非线性负荷是产生谐波的重要原因 。 其产生的谐波和无功注入电网, 会使设备容量和线路损耗增加, 造成发 配电设备利用率的下降, 影响供电质量, 对电力系统的安全稳定运行构 成潜在威胁 。谐波是指整数倍于工频频率的波形, 属于负荷特性问题, 由系统内 的非线性负载所造成 。 谐波与电力系统的基波迭加, 造成波形的畸变, 畸变的程度取决于谐波的频率与幅度 。 畸变波形会立刻导致运转中的 设备升温, 进而造成损害 。高次谐波对正常波形的影响:2、 谐波产生的原因在电力系统中, 电压和电流波

2、形理论上应是工频下的正弦波, 但实 际的波形总有不同的非正弦畸变 。 公用电网中的谐波产生原因主要和 以下两方面有关:1电源本身以及输配电系统产生的谐波 。 但这两方面产生的谐波 所占的比例一般都很小 。2电力系统负荷端大量的大功率换流设备和调压装置的广泛应用 产生的谐波 。 这些用电设备具有非线性特征, 即使供给的是标准的正弦 波电压, 也会产生谐波电流注入系统, 给电网造成大量的谐波, 甚至会 因为参数配置问题使得局部区域产生放大,由用电设备产生的谐波所 占比例很大, 是电网主要的谐波源 。通俗地讲, 电污染的来源是:1电力系统供电时, 机器会引起 “ 瞬流 ” 和 “ 浪涌 ” 两种物理

3、现象, 造 成正弦波上有谐波现象 (交流弦波应该是光滑的 , 这就是 “ 电污染 ” , 浪 费的电就是从这里产生 。2当电输送到企业时, 企业内部也会有一个小电网, 陈旧的电机效 率非常差, 产生大量的 “ 瞬流 ” 和 “ 浪涌 ” , 在小电网徘徊, 浪费了大量的 电 。 事实上, 不管是工业企业还是平常人家, 电表上显示的用电数字, 并 非实际需要的电量, 其中有相当大的部分是因 “ 电污染 ” 浪费掉的 。 3、 谐波等造成的危害(1 谐波的危害1加速电力变压器绝缘老化, 缩短变压器使用寿命;2使开关 (断路器 过载, 造成经常性跳闸;3使无功补偿设备部件损坏, 无法进行无功补偿,

4、加大线路损失, 降低变压器额定容量;4对变电所的继电保护产生干扰, 易造成保护误动作, 导致区域性 停电事故;5干扰通讯, 影响通讯网路;6对精密设备及家用电器产生危害 。(2 三相不平衡造成的危害1使变压器处于不对称营运状态, 造成空载 、 负载损耗;2诱导电动机中逆扭矩增加, 从而使电动机的温升上升, 效率下 降, 能耗增加, 发生震动, 输出亏耗等影响;3用电设备寿命缩短;4加速设备部件更换频率;5增加设备维护成本;6三相四线制模式, 线损增大 。(3 杂波造成的危害1正弦波形成锯齿状;2使电抗负载效率降低;3造成发热;4造成更多的线损;5使电机的寿命减短 。4、 电力品质技术“ 确保供

5、电的稳定性与维持良好的电力品质 ” 是电力系统运转的基 本原则,然而近年来由于非线性负载的大量使用与精密设备对电源品 质的要求严谨, 如何使供电环境不受不良电力品质的影响, 便成为电力 公司 、 工业界及相关研究机构所重视的课题 。 电力品质所涵盖的问题可 大略区分为:(1 瞬间 、 短时间及长时间的电压降 、 过电压及电力中断; (2 波形失真:包含谐波 、 间及谐波及电压凹陷; (3 电压不平衡; (4 电 压闪烁; (5 频率变动等 。目前我国面临较为显著的电压问题, 如常发生的电压骤降, 造成工 厂流水线中断; 工厂及商业大楼等大量电子设备产生 “ 谐波 ” , 增加电力 损耗 、 设

6、备错误动作的几率及减少设备使用年限; 钢铁业电弧炉 、 电焊 机等负载所造成电压闪烁现象 。从电力系统的角度而言,电力公司必须维护整体系统电压的品质 与稳定性, 用户则必须确保本身的负载特性 (如谐波电流 、 电压闪烁等 不会造成系统端的污染, 如此方能维持好良好的电力系统供电品质; 站 在电器设备用户的立场, 使用各种设备时如何不造成过多的耗能 、 减少 设备间的相互干扰与避免各种因用电品质不良所引起的事故等均是极 其重要的课题 。电力品质改善技术即是针对上述问题采取的改善措施,包括被动 式及主动式谐波滤波器 、 电压骤降补偿器 、 静能虚功补偿器 、 电压调节 器等 。5、 增效节电基本原

7、理利用电抗滤波及电磁平衡原理以下面的方式来达到节电效果:滤 除杂 、 谐波; 转换杂 、 谐波; 三相平衡; 功率因数提高 。1 利用电抗及电感的交互作用, 将电力加以净化 (吸收电流中的杂 波 、 谐波且加以转换 ;2 利用特殊平衡绕线将相位加以平衡;3 并将电压调整在负载实用的范围内, 不致有超量现象, 而使无效 电力大量降低并提升实际用电效率 。 平衡相位说明保持各相位电流 、 电压平衡, 消除零序电流, 降低电网传输损耗, 减 少负载承受的无效功率, 进而减少电力成本, 改善电网质量, 并延长设 备使用寿命 。平衡相位原理图: 省电原理1 保持电流 、 电压平衡电抗滤波节能设备是在负载

8、产生不平衡时,利用电抗线圈,使磁 波 、 电流平衡, 以保持电流电压的平衡2 多余供电电压调整成适当的电压藉由平衡电流与电压, 削减无效使用电力,电抗滤波节能技术的研究与探析无锡职业技术学院 石 磊摘 要 目前, 谐波污染 、 电磁干扰和功率因数降低已成为电力系统的三大公害, 所以研究谐波产生的原因和谐波造成的危害 , 在电气设计中采取各种相应技术措施进行谐波抑制 , 是当前电气设计的一项重要内容 。 对提高电网运行质量满足用户需求具有重要的实际意义 。关键词 谐波污染 电力品质 增效节电(下转第 130页 高校理科研究128 科技信息 达到电力有效最大利用, 此即双重节约电源效果 。省电原理

9、图: 磁平衡原理磁平衡原理说明图:电抗滤波器是采用微磁场的原理与电磁平衡技术,调整三相平衡 并提供实用功率于设备负载, 采用高新科技的特殊材料, 吸收无效功率 及高次谐波, 排除激磁电流, 以串联于电表及总开关的母线回路, 使用 户的各种用电设备能在实用的功率内, 以更优质的电力运作, 以达到节 电效果 。6、 节电的效果 1 提高功率:提高功率 35%增加设备效能, 减少设备(器材损耗, 延长设备寿命 。2降低负载:降低负载 510%、 用电更安全 。 电流断流器的容许范 围可提高 15%以上 。3滤除高次谐波:电网中真正有效的的电能由稳定的主频率正弦 波所传递, 但在近代电网中, 越来越多

10、的各式干扰, 会产生高次谐波 。 高 次谐波不仅会导致无效的电力成本, 更会引起线路和设备不正常发热,增加铜 、铁损, 降低设备使用寿命 。 本设备透过特殊线组, 有效滤除高次 谐波, 同时还可以缓冲电网中电压和电流的瞬变, 进而大幅提高电力效 率 。参考文献 1史承逵 . 电网电容器组的谐波谐振和谐波放大的研究 J . 安徽电力职工大学学报,2001年 01期 2晏松, 梁小冰 . 关于工业电力节能若干问题分析 J . 安徽电力, 2008年 02期(上接第 128页 在该电路中, 设输入电压为 14V AC 用四个二极管上的压降, 所以越 为 19V ( 14V ×姨 -0.6V

11、 ×2 。对于整流二极管 D1D4, 选择关断时的耐压为 20V 以上, 能流过正向电流为 500mA (最大负载电流 以上的器件 。 在这里,使用 100V 耐 压, 1A 的普及型塑封 S5277B 。图 5电源电压的输出电压与输出电流的特性2.5(电源的性能 输出 /输入电流特性图 5表示的是输出电压与输出电流的曲线图 (输出电压在无负载时, 已调整到 15.00V 。 在 500mA 输出电流流动时, 输出电压为 14.8V, 要比此时的无负载 电压 (15V 低 0.2V (1.3% 。 因此, 对该电路的等效输出阻抗进行计算,则为 0.4欧 (=0.2V/500mA 。

12、由于射极跟随器的输出阻抗为数欧, 可以 知道, 如该电路所示, 加上负反馈就能够大大减少电源的输出阻抗 。还有, 想超过这个负载稳定度时, 有必要提高放大电路的增益 (提 高裸增益就是增大负反馈量, 由此能够更加降低输出阻抗 。2.6电路的波纹对波纹进行滤波的电容器 C1, 取为 100uF 时, 用示波器观测波形, 其波纹较大, 换为 1000uF 的电容器后, 其波纹显著减小, 几乎接近平 滑 。 可见滤波电容器的数值越大, 波纹就越小 。 但是同时, 电容器数值越 大, 其电容的体积也大, 电路的体积增大不经济 。通过以上设计电源输出达到了设计要求 。 参考文献 1何奇才 . 稳压电源电

13、路的设计与应用 . 北京:中国电力出版社, 2006.2张明莉 . 新型稳压电源及应用实例 . 北京:电子工业出版社, 2004. 3翁树光 . 电子技术试验 . 西安:陕西科技出版社, 2000. 4杨建平 . 电子测量技术 . 重庆:重庆邮电大学出版社, 2004. 5周南生 . 晶体管电路设计 . 北京:科学出版社,2004.并定义了经典论中没有类似物的项目和测验信息 函数; 最后, 经典理论对复本的标准化测验的建立都很有限, 而项目反 应理论具有参数不变性,对大型题库的建设以及自适应测验编制具有 突出的优势 。2、 在项目水平上进行分析 。 项目反应理论不是在测验的水平上建 立测量模型

14、, 而是在项目水平上做出分析, 并运用定量化的项目与能力 参数, 对项目反应做出定性的解释 。 而且项目反应理论可以通过项目信 息函数来推测测量的信度与效度,因项目与特质参数具有固定不变的特点 。这些参数的估计值不受样本不同的影响 。 即使被试接受了两个完 全不同项目组构成的测验,估出的被试特质水平仍然会在同一度量系 统上取值, 仍然是相同的 。 这样便可以对每位被试提出能力估计值的测 量误差指标, 而不是一个笼统的标准误差 。五 、 项目反应理论的特点评价项目反应理论有各种各样的优点,大多数的支持者都关注于这个 方法技术上的优点, 如样本的恒定性, 或者这一方法能处理传统方法所不能应对的问题

15、 (如检验测验偏向 、从迷惑项中得到关于能力的信息 , 但其最大值得称道的优点可能在于其的概念性而不是数学运算 。 和传 统的项目分析方法相比,这一理论在探索人们能够正确回答问题的原 因中更进一步 。 一个正确回答的原因可以用两点来解释, 运气与能力 。 而能力则是一个相对的标准, 跟测验的项目息息相关, 比如项目难度 。 项目反应理论提出了与以往测验理论不同的项目难度和项目鉴别力的 定义 。 传统意义上认为, 如果大多数人都不能正确回答该项目就难, 如 果大多数人能正确回答该项目就容易 。 项目反应理论则是在给定的概 率水平下, 根据正确回答项目所需要的能力水平来界定难度, 这意味着 难的项

16、目需要高水平的能力才能回答正确,而容易的项目则是低能力 水平的人能回答的 。 这相较于传统的意义,更明确而清晰 。 关于项目鉴 别力, 在项目反应理论中, 是根据项目反应和测验所测量的构念之间的关系来确定的 。而在传统的测量理论中, 项目鉴别力是将项目反应与整 个测验总分联系在一起, 如果这个测验不能很好测量构念, 那么实质上 所谓的项目鉴别力毫无作用 。 人们也无法凭此判断这个项目是否可用 。总的来说, 项目反应理论不是根据参加测验的人数 (即 p 值 或者 测验上的其他项目 (即项目总体系数 r 来界定这些概念的, 而是根据测 验所预测量的能力或特性和个体对测验项目反应之间的关系来界定 的 。至于项目反应理论不足, 也很大部分是因其特点:(1 由于其理论 假设建立在较深奥的数学基础之上,所以普遍性上有一定的难度; (2由于项目反应理论从测量模型的理论框架来讲,多使用 1、0记分资料 的单维模型, 故造成其应用上的严重局限; (3 由于受到苛刻的假设限 制, 必须有大样本进行配合, 否则精确性则不高; (4 在应用过程中多以 先进的电脑科技作为辅助 。参考文献 1董奇 . 心理与教育研究方法 . 北京师范大学出版社, 20042戴