为什么要治理谐波?鸿燕电气谈谐波治理市场发

作者:365竞猜 发布时间:2020-12-10 11:34

  20世纪20年代末,人们开始注意到电力系统非线年代,随着科学技术的进步,大量非线性负载给电力系统带来了严重的谐波干扰。20世纪70年代以来,由于谐波所造成的危害日趋严重,世界各国对谐波问题都予以充分的关注,国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议。最近40年,世界各国对电力系统谐波问题的研究已超过了电力系统自身的研究范畴,并且取得了前所未有的发展。

  20世纪70年代前,谐波治理处于无源滤波器(PF:PassiveFilter,也称滤波器)时代。作为无源滤波器的LC滤波器,由滤波电容器、滤波电抗器和电阻器适当组合而成。因为其具有结构简单、设备投资少、运行可行性高、运行费用较低等优点成为应用最多的谐波补偿装置。但其工作原理决定其存在固有缺陷。

  首先,谐振频率依赖于元件参数,因此只能对主要谐波进行滤波,且LC(电容和电抗)参数的漂移会导致滤波特性改变,使滤波性能不稳,难以保证滤波效果。其次,只能抑制按设计要求规定的谐波成分,有时由于高次谐波的成分复杂,必须同时加入多个滤波电路,使整个无源滤波装置的体积增大、损耗增加;同时考虑到成本问题,不能仅靠增加无源滤波器数量来提高滤波效果。最后,电网中的某次谐波电压可能在LC网络中产生很大的谐波电流。

  20世纪70年代后,谐波治理进入有源滤波器(APF:ActivePowerFilter)时代。谐波源一般为非线性负载,如整流器等,供电系统一般为保护对象。与无源滤波器相比,APF是一种主动性型的补偿装置,具有较好的动态性能。特别是基于电压源型的APF,结构简单、质量轻、损耗小、价格便宜以及容易实现多重化,从而降低开关器件的开关频率。因此,在工业领域,这种APF,通常被考虑为优先研发的应用项目。当前,有源滤波器(APF)应用于用户端电力谐波抑制,被认为是最有效的抑制谐波的方法。

  根据国家统计局公布的数据,2014年度我国电网新增电力约为10251万千瓦。电力网络中使用的大量非线性负荷,产生了大量的谐波,谐波含量约占10%左右,且这些谐波绝大部分没有得到有效的治理。

  若按照13%(2014年统计数据)的谐波治理比例(即谐波治理容量为谐波容量的13%),则谐波治理容量约为92万千瓦,对应的谐波治理设备市场规模为10.05亿元(治理成本按照1093元/千瓦测算)。据中国电源工业协会统计数据显示,从2010年-2014年,我国谐波治理设备市场规模从2.87亿元上升到10.05亿元,年均复合增长率37%。未来谐波治理设备市场仍将持续高速增长,预计到2020年市场规模将达到17.8亿元。

  有源滤波设备占据谐波治理市场的主要部分,市场规模也会随着谐波治理市场规模的增长呈现快速增长的趋势。根据协会统计数据显示,有源滤波设备市场规模从2010年的2.78亿元增长到2014年的9.74亿元,年复合增长率达到36.8%。预计到2020年将达到17.24亿元,未来5年的年复合增长率14.73%。

  谐波负荷产品:变频器、直流电源、UPS、整流器、镇流器、气体放电灯、电焊机、计算机、电视机、电镀和电解等,都是非常严重的谐波源。

  影响供电系统的稳定运行:由于供配电系统中采用继电器等敏感器件,受到高次谐波的干扰会出现误动作,从而影响供电系统的稳定与安全运行。

  影响电网的质量:高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变,另外相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率,从而降低电网电压,增加电路损耗,浪费电网容量。

  影响供电系统的无功补偿设备:由于传统的无功补偿设备没有抗谐波干扰能力,大量的谐波的存在,容易造成高压电容过电流和过负荷,使电容异常发热、涨肚甚至爆炸。另外谐波还会加快电容器绝缘介质的老化,缩短电容的寿命。

  影响电力变压器的使用:谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加,影响变压器的工作效率;还会造成变压器噪声增加,缩短变压器的使用寿命。

  影响用电设备:谐波的存在会影响测量等精密期间的精度;使异步电动机效率降低;干扰通讯设备等。


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