目前,哪些行業的諧波危害需要治理?
美國電力科學研究院EPRI最近的報告指出,全美因諧波等電能質量損失達幾百億美元。在中國,由諧波污染帶來的電能質量損失更大。
軌道交通
軌道交通(地鐵、高鐵等)供電系統的諧波主要來源于向車輛供電的牽引供電系統。在列車運行期間,由于電源波動、整流件換向、大負載變化、列車起動或制動、供電臂切換、車輛逆變等會產生諧波以及不平衡電流都是諧波的源頭,會嚴重影響到繼電保護裝置的正確工作,同時,也影響到了變壓器、旋轉電機的安全,并干擾軌道交通體系的正常通訊。諧波已經成為軌道交通運行的重在威脅。
醫療機構
隨著各式高精密醫療電子設備入駐醫院如,電子手術刀、醫學影像檢測儀器、機械手臂內視鏡、呼吸循環儀器等,醫生和患者可以通過電子與網絡技術第一時間掌握病患的診斷數據、圖像與病歷,為下一步的治療打下了堅定的基礎!這些醫療儀器在提供百姓優良醫療質量的同時,卻也因為儀器高負載特性,造成大量諧波污染,反而影響電網與電源質量。由于諧波所產生的電壓與電流波動,對醫療儀器中的電子組件產生干擾,造成設備損壞或誤動作,可能導致監控數據誤差、斷層影像錯誤、放射劑量失準、儀器過度放電、甚至是電子手術刀起火等攸關人命的危害。醫院配電系統也可為國家強制性加裝有源濾波器的行業。
電視臺劇場
在電視臺、劇場、舞臺中,會運用大量的舞臺照明設備、舞臺機械控制室、空調機房等,這些都是重要的諧波源。并且,這些諧波又反過來影響了舞臺照明效果、音響系統等,直接影響到到整場演出的效果。據分析,劇場電視臺中存在的諧波主要有3次、5次、7次、9次、11次、13次等奇次諧波,在負載率為40%~50%時(為大劇院、電視臺正常演出時常見的負載率),系統中的諧波畸變率達到48%~53%,諧波含量已嚴重超標,并且中性線電流過大,達到約150A,而此時的相線電流約50A。特別是燈光硅控設備產生的3次諧波電流在中性線上疊加使得中性線電流過大,從而使得中性線電纜消耗增加,發熱量增加,存在發生火災的安全隱患,且易造成系統保護裝置誤動作,造成不明原因的斷電,影響正常工作。
冶金制造
我國是最早掌握金屬鑄造、金屬熱加工工藝的國家。現如今,金屬鑄造熱加工工藝中更是涵蓋了多種材質,鐵、鋁、鉛、錫、銅等多種金屬,再到各類合金,金屬鑄造熱加工工藝也呈現了翻天覆地的變化,從原來的粗、放式的生產模式,升級到了精密生產控制線,產品品質大幅提升的同時,生產的過程也更加的環保。
然而,由于金屬熱處理加熱和保溫時用到電阻爐、熱處理爐、電弧爐、中頻爐等電爐,冷卻和流水線則用到變頻器水泵、電機等為非線性負載設備,不可避免的帶來了諧波,造成諸多不利生產的影響。如,引起電容振蕩,使電容補償器(容量1.1MVar)合閘即跳脫,無法投入使用;影響加熱工藝,熱處理裝置的加熱性能達不到預期的效果,加熱速度成倍的延長;引起敏感的測量和控制設備多次無故損壞;影響變壓器的安全運行,造成很大的供電安全隱患。
智能樓宇
隨著樓宇建設的數字化、智能化,計算機、變頻空調、LED電源、升降電梯等設備大規模配備,為智能樓宇引入了新的電能質量問題-諧波,大量的非線性負荷導致電壓、電流諧波嚴重畸變、功率因數低。
紡織行業
自2008年經濟波動后,隨著紡織的出口轉內銷及行業內部自身的調整,紡織品服裝生產的自動化、智能化水平的不斷提升,大量自動控制設備和電力電子設備被應用于紡織生產線。大量高科技的運行,從紡紗到織布的整個生產流程中用到了大量變頻調速裝置,導致用電系統出現了越來越多的電能質量問題,諧波,并對生產線造成了很多不利影響:導致生產線錦綸切片、漿紗機、并紗機、自動絡筒機、精梳機、清梳聯設備、捻機等用到自動控制設備和電力電子設備加熱溫控失靈,造成產品品質嚴重下降,給企業造成巨大經濟損失;使配電室變壓器、母線等電氣元器件嚴重發熱,隱患大。
煙草制造行業
中國是全球最大的煙草消費市場,全球40%以上的煙草制品來自中國。隨著自動化技術的發展,煙草制造的繁復步驟,諸如煙草的揀選、熏蒸、除骨、壓片、切絲、干冷、加香、卷制、包裝等通過采用各種機械設備提升煙草生產的效率與質量,極大的節省了人力物力,然而卻帶來很多新的電能質量問題—諧波。據了解,一個該煙草每月因諧波問題埋單的損失每月高達幾十萬。
市政工程
污水處理廠用電設備主要包括泵類、攪拌器、鼓風機類等負載。風機、泵類一般都要求變頻,然而變頻器是特別大的一個諧波源,因此會為系統帶來特別嚴重的諧波污染與諧波干擾,影響系統的工作,經常性的燒壞電氣元件。同時系統中也有很多電力電子類元器件,如UPS、開關電源等,都是重要的諧波源。因此,為了保障居民的正常用水,污水處理廠一般需要加裝有源電力濾波器來治理諧波。
電動汽車充電站作為電動汽車的配套設施,為電動汽車的運行提供能量補給,是電動汽車的重要基礎支撐系統。充電站內采用將交流電源轉化為直流電源的充電機,為電動汽車的車載蓄電池充電。充電(站)樁采用的充電機是非線性設備-電動汽車充電站內的充電機一般采用橋式可控硅整流裝置,整流裝置就是重要的諧波源,降低供配電系統的可靠性,并危害其他用電設備的安全運行,因此,電動汽車充電站在設計之初就配有了HDA有源電力濾波器。
汽車生產
汽車車間(沖壓車間、焊裝車間、總裝車間等)大量使用電焊機、激光焊機和大容量感性負荷(以電動機為主)等非線性負荷,導致了該車間所有變壓器負荷電流都存在嚴重的諧波電流3次、5次、7次、9次和11次為主,400V低壓母線的電壓總畸變率達到5%以上,電流總畸變率(THD)達到了40%左右,造成400V低壓供配電系統電壓總諧波畸變率嚴重超標,并導致了用電設備和變壓器存在嚴重的諧波功率損耗。同時,生產車間所有變壓器負荷電流都存在嚴重的無功功率需求,部分變壓器平均功率因數僅為0.6左右,存在嚴重的功率損耗問題,并導致變壓器輸出有功容量嚴重不足,諧波的干擾使得該汽車現場總線自動化生產系統無法正常工作。
制藥企業
很多的制藥廠意識不到,自己的工廠之內存在嚴重的諧波污染問題。特別是高次諧波,還有少量的三次諧波,嚴重干擾到工廠的正常生產。制藥行業的負載主要是變頻器所帶的泵類、空壓機、攪拌器、風機、離心機、冰機、提純設備等。泵類負載量大而廣,主要有冰水泵、循環水泵、冷凍水泵、深井潛水泵、排污水泵、真空泵等,泵類負載一般屬于平方轉矩類負載,而深井潛水泵、真空泵相對負載較大。空壓機主要為發酵罐供氣。攪拌器類負載也是制藥車間比較常見、應用比較多的負載,功率規格較多。離心機類負載為大慣性負載。風機類負載主要是鍋爐鼓、引風機。由于制藥廠的負載多由變頻器拖動,變頻器在運行過程中會產生大量高次諧波,而工廠的照明很多時候會用到熒光燈等,熒光燈工頻工作時產生大量的三次諧波分量。
此外,受到諧波影響的行業還包括數據機房、石油化工、鉆井開采等多個行業。對此,有源電力濾波器(簡稱APF)HDA,它能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。對于2-50次諧波治理效果明顯,諧波補償后,三相也同時得到補償,是一個集諧波、無功、不平衡于一身的超級電能質量治理產品。