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照明用电的谐波治理装置
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照明用电的谐波治理装置

【摘要】:
广东光达电气股份有限公司开发出一种专用于三相四线供电系统的照明节电产品,可以应用于酒店节电,商场照明节电,医院节电。 光达电气研究、开发、设计了用于三相四线制交流系统的零序滤波成套装置,并申请了专利。实践证明该装置具有良好的经济效益。
 
       广东光达电气股份有限公司开发出一种专用于三相四线供电系统的照明节电产品,可以应用于酒店节电,商场照明节电,医院节电。
 
       随着电力技术的不断发展,大量的非线性负载、特别是越来越多的采用电力电子技术的用电负荷急剧增加,大量的高次谐波回馈到供电系统。在三相四线制交流系统中,如商场、酒店、医院等单相非线性负荷产生大量零序谐波,如果零序谐波回馈到供电系统中,在中性线上叠加,使中性线零序电流过大,不但造成能量损耗加大,而且造成过负荷故障:
 
       1.变压器过载,温升加大,减小使用容量,加速绝缘老化,减少使用寿命,甚至烧毁。
 
       2.中性线过载,一般中性线载流面积为配电母线载流面积的1/2左右,而零序谐波在中性线上的叠加使得中性线上的电流往往超过相电流,温升加大,甚至烧毁中性线,引起火灾。3.降低功率因数,引起继保误动作,损坏补偿电容器。
 
       现有的滤除零序谐波的方式为采用传统LC滤波器或者APF滤波器,但是这两种滤波方式成本相对较高,结构复杂,体积较大,且使用寿命受到其部件局限。
 
       鉴于以上问题,广东光达电气有限公司研究、开发、设计了用于三相四线制交流系统的零序滤波成套装置,并申请了专利。实践证明该装置具有良好的经济效益。
 
       
 
一、性能特点
 
◆能同时滤除3N次谐波(LC滤波器只能滤除特定频率谐波);
 
◆没有滤波电容器及电子元件,无须维护,使用寿命长达二十年;
 
◆简单的积木化安装;
 
◆能有效避免谐波放大;
 
◆能有效保护无功补偿电容器过载,延长使用寿命;
 
◆能锐减零线中的电流(减少系数大于85%);
 
◆有效的减少铁损和铜损,节能10%以上;
 
◆提高变压器利用率(由于零线电流过大,有的变压器利用率不足30%);
 
◆避免零序保护误动作,消除由于误动作造成的经济损失;
 
◆消除零线电流过大造成的火灾隐患;
 
◆减少谐波对用电器具的破坏和干扰;
 
◆减少对电网的谐波污染,达到国家标准。
 
 
 
 
二、应用事例介绍
 
坐落于“中国家具商贸之都”的顺德乐从--银富家具实业有限公司(后简称需方),是由100多家家具制造组成的集团企业。公司集家具采购、展览、观光、货运于一体设计,专业从事客厅、酒店、餐厅、书房、卧室、办公家具配套供应。产品远销日本,香港,韩国,美国,加拿大等海外市场,并为中国各酒店、居民、写字楼及国内数千家宾馆,饭店提供配套服务,深得用户厚爱。
 
银富家具实业有限公司商城内部有大量的荧光灯、LED灯等照明负荷,这种非线性照明负荷在工作的过程中会产生大量的高次谐波,特别是以3次谐波为主的零序谐波比较大。大量的零线谐波在零线叠加会造成零线电流过大,零线异常发热,带来火灾隐患。
 
银富家具实业有限公司商城未安装零序滤波装置之前配电变存在异常噪音,配电线路零线温度70℃左右,相基波电流210A左右时零线电流达到了370A左右,零线电流大于相电流,零线过载。针对以上问题,广东光达电气有限公司(后简称供方)为银富家具实业有限公司提供了2套零序滤波装置,用于消除用电隐患。
 
三、节能效果情况
2套零序滤波装置投入后零线电流由368A降低到129A,降低率为65%,其中3次谐波由367A降低到127A,降低率为65%;B相电流由273A降低到239A,降低率为12%;三相有功降低6kW,视在功率降低23kVA。
 
 
 
经济效益分析
节省电缆费用
系统中的零序电流为367A,安装2套ZSFGD-200/0.4零序滤波成套装置后,根据工程实践经验,预计可以减少80%的零序谐波电流,则中性线的电流变为73.4,此时可以选截面面积为50mm2的电缆,从而减少选取中性线的电缆的截面面积,进而节省电缆的费用。(假设现场电缆长度为80m)
 
假设50mm2的电缆,35元/m;2根120mm2的电缆,115元/m;则节省的电缆费用为15600元。
 
降低线路损耗
安装ZSFGD-200/0.4零序滤波成套装置后,由于流过中性线电缆的零序电流降低了,从而降低了线路的损耗,
 
按照一天工作12小时,一年365天,平均电价0.75元/kW*h来计算,则全年降低线路损耗的电费为5000多元。
 
谐波对变压器增加的损耗计算
在电力系统中,由于高频电流的集肤效应,不但增加了线路的损耗,而且增大了变压器中的损耗。发肤效应又叫趋肤效应,当交变电流通过导体时,电流将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效应。是电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时,会聚集于总导体表层,而非平均分布于整个导体的截面积中。频率越高,趋肤效应越显著。
 
变压器的容量为315 kVA,额定电流为455A,基波铁损为0.82kW;基波铜损为3.55 kW。假设实际运行电流为350A,系统中只含有3次谐波,含有率为50%,
 
那么谐波引起的变压器铁损计算公式:
 
按该变压器每天工作12小时计算一年所损耗的电费为8000多元:
 
零序电流在其它方面的影响
由于谐波电流过大,使负载设备发热严重,噪音增加,容易烧坏;计量仪器因谐波造成感应转盘产生额外的电磁转矩,引起误差,降低精确度;保护电器因电流中含有谐波,产生额外的转矩,改变电器的动作特性,以致引起误动作;电容器衰老加快,更换周期短,这都是谐波带来的间接经济损失。
 
投资回报分析
供方提供的ZSFGD-200/0.4两套设备价格为70000元,一年节省总的费用为3万余元。两年时间收回成本。
 
综上分析,安装零序滤波成套装置后,不但降低谐波对系统的危害,而且获得可观的节能效益。