摘要：调查分析了地方电网的一些典型用户谐波源，诸如交流电弧炉和整流装置所产生的谐波水平。根据公用电网谐波的国家标准计算了这些畸变负荷的谐波电流允许值。另外，提出了一种方式来评估地方电网对大网的谐波电流注入。
关键词：谐波源 畸变负荷 特征谐波 闪变
近几年，在以水电为主的地方电网，使用交流电弧炉冶炼和电力电子装置电解这一类的高耗能用户增长很快。以石棉电力公司为例，全系统装机容量110 MW，这类高耗能用户总的协议容量达到50 MW以上。并且呈现增长趋势。工业电弧炉和电力电子装置是重要的谐波源。其产生的谐波对系统以及其它用户的有害影响不可忽视。
我们对石棉电网内主要的高耗能用户所产生的谐波干扰进行测试分析。谐波国标［4］要求按公共联接点PCC(Point of common coupling)的用户协议容量与总供电容量的比例，来决定该用户可能注入电网的谐波电流的允许值。但在PCC由多电源供电时，供电容量不易直接从设备容量得出。本文提出相应计算办法。
另外，该地方电网与四川电力系统35 kV电网联接。所以提出一种方式来评估地方电网谐波对主网的谐波电流注入。并用一致相位法判别谐波源位置。
1 谐波源性质及测试数据分析
1.1 谐波源性质
石棉地方电网的谐波源主要有两类：用于工业硅冶炼的交流电弧炉以及6脉动整流装置(用于电解锌或直流电炉冶炼碳化硅)。前者由于起弧过程造成三相不平衡和正负半周不对称，所以有奇次和偶次谐波存在，并伴随较大的电压闪变；后者通常是三相平衡和镜像对称的，所以只有特征谐波(6 K±1次)存在［1］。
需要指出的是，由于电弧炉各周期电流连续不规则变化，还会有间谐波(整数谐波之间频谱线上出现的谐波)存在，在设计滤波器时尤其应该注意。但是现有的大多数谐波分析仪没有这项功能，所以不能进行测试。
1.2 确定谐波源位置
由于所考查的高耗能用户是典型的谐波源，附加的等值谐波阻抗值远大于公共联接点的系统谐波阻抗值，可以认为到用户的专用供电线路的谐波电流是由用户产生的，即不考虑系统背景谐波对此用户的影响。但是在事先不了解谐波源位置时，如对于在联络线(与四川电力系统35 kV电网联接)测得的谐波电流，就需要作谐波源位置判定。如图1所示。
从公共联接点PCC把系统分成两部分：左侧为主系统，右侧为子系统，表示地方电网。在谐波条件下，用等值谐波电流源(Is，Ic)和谐波阻抗(Zs，Zc)代替。
假设Is≠0，Ic＝0，根据电工原理，必有P0＝V0I0cosθ＜0(θ为I0和V0之间夹角)；若Is＝0，Ic≠0，必有P0＝V0I0cosθ＞0。所以，如果测得cosθ＞0，则必有Ic≠0，即在PCC的右侧有谐波源；cosθ＜0必有Is≠0，可断定在PCC的左侧有谐波源。
需要指出上述仅为定性分析方法，不能直接确定谐波源大小。另外，它只是判断谐波源存在的充分条件，亦即不能把它作为判断谐波源不存在的条件。
谐波测试仪电流卡钳相对导线的位置使测得的基波电流对基波电压的相位差可能相差180°，故应考虑谐波和基波的相位参考系一致。并由功率表读数确定的线路潮流流向进行定位。例如，功率表读数指出基波电流由图1中PCC的右侧流向左侧，若某次谐波功率因素与基波功率因素符号相同，表示该次谐波电流亦由右侧流向左侧，故PCC的右侧有谐波源。
1.3 测试数据处理
谐波国标提出用测量值的95%不超出概率评估谐波，并给出接近于正态分布波动源所须的最低样本数(30个测量值)［1］。
我们选用FLUKE41谐波测试仪，测试间隔时间对交流电弧炉是10 s，对整流装置是30 s。采样窗口大小受测试仪限制，为克服其不足，我们增大了统计的样本数。测试时间为产品从前次进料到下一次进料的一个周期(这些用户是连续24 h工作，产品的生产周期为2～4 h)。测试的数据实时读入笔记本电脑，留作进一步分析。
下面是根据部分测试数据的统计结果给出的图形。图3和图4以95%不超出概率表示谐波电流含量。可以看出，电弧炉以3次谐波最高，而6脉动整流装置以5次谐波最高。在粗炼期电弧炉电流三相不平衡且大幅脉动、畸变；在精炼期则稳定的多。所以95%不超出概率与最大值相差很大(约1.5倍)。整流装置采用双三相桥式逆并联方式，7次以上谐波大为减少，主要考虑为5次谐波，且谐波电流值较稳定。
2 用户谐波电流允许值计算
谐波国标给出在公共连接点处第i个用户的第h次谐波电流允许值Ihi按以下公式计算：
式中Ihi——第i个用户的第h次谐波电流允许值，A；
Si——第i个用户的用电协议容量，MVA；
St——公共连接点的供电设备容量，MVA；
α——谐波迭加系数，见表1：
您当前位置：
上一篇：
相关文章
