易立
摘要:因科學(xué)技術(shù)的不斷提升及電子產(chǎn)品使用的范圍越來(lái)越廣泛,400V電網(wǎng)中的諧波情況也變得更加嚴(yán)重,且還給三相電容的補(bǔ)償回路帶來(lái)較大的損壞。在該情況下,對(duì)電容的補(bǔ)償回路進(jìn)行并聯(lián)設(shè)計(jì)時(shí),就不可以只是參照設(shè)計(jì)手冊(cè)簡(jiǎn)單的進(jìn)行查表來(lái)使其得以實(shí)現(xiàn),而必須對(duì)諧波帶來(lái)的影響進(jìn)行充分的考慮,再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的計(jì)算來(lái)對(duì)電容的補(bǔ)償回路進(jìn)行設(shè)計(jì)。文章主要對(duì)諧波污染T400V網(wǎng)絡(luò)無(wú)功功率補(bǔ)償回路的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,以期為補(bǔ)償回路設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的幫助。
關(guān)鍵詞:諧波;400V網(wǎng)絡(luò);無(wú)功功率;補(bǔ)償回路;設(shè)計(jì)
1引言
目前,許多設(shè)備動(dòng)力的來(lái)源均是利用電機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,進(jìn)而提升設(shè)備的生產(chǎn)力。電動(dòng)機(jī)在400V的電網(wǎng)中進(jìn)行工作時(shí),其繞組因受到交流電的影響而表現(xiàn)為相應(yīng)的電感性,并產(chǎn)生一定的磁場(chǎng),而且此部份電感可以對(duì)電能進(jìn)行釋放、儲(chǔ)存,但其并不會(huì)使電能消耗掉,因而就將其稱作感性無(wú)功功率。伴隨工業(yè)的不斷發(fā)展,電子產(chǎn)品的大量使用,致使電網(wǎng)中諧波含量也逐漸增多。諧波含量較多時(shí),若只單純的利用電容回路對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償,則會(huì)使電容回路因過(guò)電壓、過(guò)電流而發(fā)生故障。
2分析諧波污染下的400v網(wǎng)絡(luò)無(wú)功功率補(bǔ)償回路的設(shè)計(jì)
2.1補(bǔ)償回路的類型選擇
對(duì)電容的補(bǔ)償回路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),主要是通過(guò)設(shè)計(jì)人員對(duì)低壓配電的系統(tǒng)進(jìn)行配套設(shè)計(jì)過(guò)程中,想要了解高壓電網(wǎng)的諧波情況、建成之后具體電源波形能否可以實(shí)現(xiàn),若不考慮到諧波的情況是不行的。在設(shè)計(jì)時(shí)通常可以不用對(duì)高壓電網(wǎng)的諧波情況進(jìn)行考慮,這主要是由于供、配電部份能夠有效監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的質(zhì)量。根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況看,電網(wǎng)諧波的分量非常小,但這必須排除特殊的情況。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)施人員必須將低壓配電系統(tǒng)自身所產(chǎn)生的諧波考慮進(jìn)去,設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡可能地采取有效策略來(lái)不斷降低諧波產(chǎn)生。
如今,對(duì)電容的補(bǔ)償回路進(jìn)行分類可以將其劃分為三類:一是標(biāo)準(zhǔn)型的補(bǔ)償回路;該類型的主要是由純電容所組成的。二是過(guò)諧型的補(bǔ)償回路;也是由純電容所組成,但是電容過(guò)流能力顯著高于標(biāo)準(zhǔn)型。三是失諧型的補(bǔ)償回路,往往也稱作調(diào)諧型;在這個(gè)類型中的補(bǔ)償回路是由相應(yīng)電抗率電抗器與電容器串聯(lián)而成,選擇電抗率時(shí)通常是根據(jù)偏離最低次的諧波頻率超過(guò)10%進(jìn)行選取,進(jìn)而防止因補(bǔ)償回路而導(dǎo)致諧波不斷放大、電容器出現(xiàn)過(guò)載的現(xiàn)象。對(duì)補(bǔ)償回路而言,其最關(guān)鍵的作用往往是提供相應(yīng)的無(wú)功功率補(bǔ)償,其還具有濾波的作用。
對(duì)以上這三種類型的補(bǔ)償回路進(jìn)行選擇時(shí),可根據(jù)諧波產(chǎn)生的分量設(shè)備視在功率、變壓器視在功率比值K1值對(duì)其進(jìn)行確定。如果K1小于等于10%,就可選用標(biāo)準(zhǔn)型的補(bǔ)償回路。若K1大于10%且小于等于20%,則可選用過(guò)諧型;K1大于20%但同時(shí)又小于等于60%時(shí),則選失諧型;若K1超出60%,就必須考慮將濾波裝置安裝在低壓的配電系統(tǒng)中。
2.2分析電容補(bǔ)償回路中無(wú)功率補(bǔ)償?shù)牟綌?shù)及補(bǔ)償容量設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)電容的補(bǔ)償回時(shí),首先應(yīng)參照具體的負(fù)荷情況將各個(gè)回路電容容量設(shè)計(jì)出來(lái)。由于電容中補(bǔ)償回路補(bǔ)償通常是對(duì)基波中的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償,所以進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中可利用查表方式將其求出。但是,采用失諧型、過(guò)諧型的補(bǔ)償回路時(shí),想要使電容投切過(guò)程中給400V電網(wǎng)造成的影響得以降低,減少補(bǔ)償?shù)膶?shí)際步數(shù),可以通過(guò)1—1—2—2—4—4的方式來(lái)補(bǔ)償感性的無(wú)功功率。電抗率K不同,電容相同,無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)娜萘恳膊幌嗤?/p>
2.3分析失諧型補(bǔ)償回路的電抗器選擇設(shè)計(jì)
根據(jù)諧波存在的實(shí)際情況來(lái)看,市面上目前存在3種電抗率電抗:一是5.7%的電抗,其調(diào)諧頻率是210HZ,可以運(yùn)用在諧波在5次以上且所占的諧波分量比較重的情況中;主要是對(duì)5次及以上的諧波進(jìn)行抑制。二是7%的電抗,該電抗的調(diào)諧頻率在190HZ,應(yīng)在諧波超過(guò)5次但諧波的分量重的情況;同樣可有效抑制5次或超過(guò)5次的諧波。三是14%的電抗,其主要的調(diào)諧頻率是135HZ,能夠?qū)⑵溥\(yùn)用在3次諧波、諧波分量較重的相關(guān)情形中,可對(duì)3次及以上諧波產(chǎn)生抑制作用。
2.4分析電容器選擇設(shè)計(jì)
選擇電容器時(shí),除了需要對(duì)電容的容量進(jìn)行詳細(xì)的選擇之外,還必須重視電容的過(guò)流情況、額定電壓。這里主要對(duì)失諧型及分過(guò)諧型情況展開研究。
(1)過(guò)諧型的補(bǔ)償回路電容是直接接到電網(wǎng)中,因而其電容額定電壓能夠參照電網(wǎng)的電壓進(jìn)行確定。為確保電容工作壽命、補(bǔ)償回路可靠性、安全性,對(duì)電容的補(bǔ)償回路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),必須選擇電容過(guò)流能力在1.8倍的額定的工作電流電容器。
(2)在失諧型的補(bǔ)償回路中,應(yīng)將具有電抗率的相應(yīng)電抗串聯(lián)在其中,并從失量角度進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,因而可以判斷出將電抗進(jìn)行串聯(lián)之后,電容中的電壓就已經(jīng)不在是電網(wǎng)的電壓了,其轉(zhuǎn)變?yōu)椋篣C=UN+UL,其中UC表示電容端的電壓,uN使電網(wǎng)電壓,UL是電抗所形成的壓降電壓。因電抗率不一樣,所以電容端的電壓也不一樣,進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)相關(guān)的公式對(duì)電容端電壓進(jìn)行確定。
2.5分析保護(hù)熔斷及斷路器的選擇設(shè)計(jì)
電容回路的熔斷器及進(jìn)線斷路的斷路器對(duì)電容的補(bǔ)償回路具有的可靠性及安全性具有重要的決定作用。因此,在進(jìn)行回路熔斷、進(jìn)線斷路的斷路器選擇的時(shí)候,要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相關(guān)選擇,如果選大了,電容的補(bǔ)償回路難以得到有效保護(hù)。倘若選小了,會(huì)大大降低電容的補(bǔ)償回路的適用性及可靠性。由于存在400V電網(wǎng)諧波,并且電網(wǎng)諧波不是十分明顯,其導(dǎo)致的電容過(guò)流難以進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算,所以需要相關(guān)工作人員充分憑借其經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定,通常情況下,過(guò)諧型補(bǔ)償回路進(jìn)線斷路的斷路器的過(guò)流能力一般選擇1.5的倍額定電流;短路電流一般選擇10倍的額定電流;回路熔斷的過(guò)流能力一般選擇1.6倍的額定電流。針對(duì)失諧型的補(bǔ)償回路進(jìn)線斷路的斷路器過(guò)流能力的選擇,則應(yīng)以電抗率的差異為依據(jù),選擇過(guò)流能力不同的斷路器,在電抗率為7%、5.7%的時(shí)候,選擇額定電流為1.31倍的斷路器為宜,在電抗率為14%的時(shí)候,選擇1.12倍過(guò)流能力的斷中器為宜。一般情況下,短路電流可以根據(jù)10倍的額定電流進(jìn)行選擇,回路熔斷可以根據(jù)1.5倍的額定電流熔斷進(jìn)行選擇。
2.6分析電容補(bǔ)償回路中投切接觸器的設(shè)計(jì)及選擇
選擇電容補(bǔ)償回路中投切接觸器時(shí),應(yīng)選擇為了切換三相電容器所設(shè)計(jì)的專門的電容接觸器,在此類接觸器的設(shè)計(jì)中存在一個(gè)相關(guān)的抑制電阻,且通過(guò)該電阻提前介入到電容器中的抑制電阻能夠?qū)㈦娙萃度脒^(guò)程中形成的最大的電流控制在60倍的額定電流下,進(jìn)而對(duì)接觸器、電容器進(jìn)行保護(hù)。利用限流電阻器對(duì)峰值進(jìn)行切換之后電流就會(huì)被切斷,而電容器進(jìn)行正常工作的過(guò)程中工作電流并不會(huì)通過(guò)這個(gè)電阻器。另外,接觸器觸點(diǎn)容量必須超過(guò)保護(hù)熔斷的電流1.1倍,進(jìn)而才可以使補(bǔ)償回路可靠性增加。
3結(jié)語(yǔ)
伴隨工業(yè)不斷發(fā)展、電子產(chǎn)品大量使用,致使電網(wǎng)諧波的含量不斷增多。因而在諧波的含量較多的情況之下,只有利用純電容回路進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償,并對(duì)電容大難補(bǔ)償回路進(jìn)行計(jì)算,才可以更好的對(duì)電容無(wú)功率補(bǔ)償回路進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此,諧波污染比較嚴(yán)重、諧波較明確時(shí),可針對(duì)具體的情況做更進(jìn)一步的細(xì)化設(shè)計(jì)研究。