日常工作、學(xué)習(xí)和生活中,經(jīng)常會(huì)遇到熒光燈管不易著火,電動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng),繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作,感應(yīng)式電度表計(jì)量電能不準(zhǔn)確等問題。這是什么原因呢?怎樣才能使電器正常工作,達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益,提高電能質(zhì)量?
下一步,我們將分析影響電能質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo):電壓偏移,電壓波動(dòng)與閃變,諧波。
1.電壓偏差
電壓偏移也稱為電壓偏移,是指某一時(shí)刻設(shè)備的端電壓U與其額定電壓Un的差異。
偏離電壓對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響:
對(duì)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的影響。
異步電動(dòng)機(jī)的端電壓比其額定電壓低10%,由于轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比,實(shí)際轉(zhuǎn)矩僅為額定轉(zhuǎn)矩的81%,因此,負(fù)載電流將增加5%~10%,從而大大縮短電動(dòng)機(jī)的壽命。而且因?yàn)榕ぞ匦?,轉(zhuǎn)速降低,直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量,增加廢料,次品。在其端部電壓偏高時(shí),負(fù)載電流和溫升也會(huì)增大,從而造成絕緣損壞,縮短電機(jī)壽命。
對(duì)電光源的影響。
電位偏移對(duì)白熾燈影響最大。在白熾燈端部電壓降低10%后,燈管壽命將增加2~3倍,發(fā)光效率將降低30%以上,嚴(yán)重影響人們的視力健康,降低工作效率。隨著白熾燈端電功率的增加10%,發(fā)光效率提高1/3,壽命大大縮短。
民建電氣設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)電壓偏差允許值(以額定電壓的百分率表示)作了如下規(guī)定:
(a)普通馬達(dá)5%;
照明:在一般工作場所為+5%;在距離變電所較遠(yuǎn)、一般面積較小且難以達(dá)到上述要求的一般工作場所為+5%、-10%,在緊急照明、道路照明和警衛(wèi)照明為+5%、-10%;
其他電力消耗設(shè)備,如無特別規(guī)定,則為+5%。
為了降低電壓偏差,供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求:
選擇無負(fù)載調(diào)壓變壓器的電壓分接頭是正確的。
這樣就改變了用電設(shè)備端的電壓水平,使其更接近設(shè)備的額定電壓,從而減少了電壓偏差。
合理降低該系統(tǒng)的阻抗。
在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理的情況下,可以考慮降低系統(tǒng)的變壓級(jí)數(shù),增加導(dǎo)線電纜的截面,或用電纜代替架空線等,以降低系統(tǒng)的阻抗,降低電壓損耗,從而減少電壓偏差,實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)的目的,因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)的電壓損耗與電力變壓器和線路的阻抗是成正比的。
盡可能使該系統(tǒng)的三相負(fù)載均衡。
如果三相負(fù)荷分布不均勻(相線對(duì)中線),就會(huì)產(chǎn)生零序電壓,導(dǎo)致零位的變化,使一相電壓下降,另一相電壓上升,從而增加電壓偏差。同理,線間負(fù)荷不平衡,則會(huì)造成線間電壓不平衡,增加電壓偏差,因此應(yīng)盡量使三相負(fù)荷平衡。
2.電壓波動(dòng)與閃變。
電壓波動(dòng)是指電壓急劇變化所產(chǎn)生的沖擊功率的負(fù)荷(在生產(chǎn)過程中周期性地從電網(wǎng)接收到快速變化的負(fù)荷,如煉鋼電弧爐、軋機(jī)、電弧焊機(jī)等)造成的連續(xù)電壓變化或電壓幅度的周期變化。表示方法為:在電網(wǎng)額定電壓Un中,用戶公共供電點(diǎn)的相鄰最大和最小電壓方均根Umax和Umin的差值的百分比。
電壓變化會(huì)影響電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)。即使電動(dòng)機(jī)也不能啟動(dòng),對(duì)同步電動(dòng)機(jī)而言,也會(huì)造成轉(zhuǎn)子振動(dòng),使電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)不能正常工作,導(dǎo)致照明燈具明顯閃爍,使人們不能正常工作、生活和學(xué)習(xí)。
閃爍是指人眼對(duì)電燈閃爍的主觀感受,引起燈光波動(dòng)的電壓(照度1)閃爍,稱為閃變電壓。可以采取以下措施抑制電壓波動(dòng)和閃變:
對(duì)于負(fù)荷變化很大的大型設(shè)備,使用專用線路或?qū)S米儔浩鞣珠_供電;
(b)設(shè)法增加供電容量,降低系統(tǒng)阻抗,如將單回路線路改為雙回路線路,或?qū)⒓芸站€路改為電纜線路,可減少系統(tǒng)電壓損耗,從而減少負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng);
對(duì)大功率電弧爐爐用變壓器,宜由短路容量較大的電網(wǎng)供電。一般而言,選擇電壓等級(jí)較高的電網(wǎng)供電。具有較大的沖擊載荷。如上述措施達(dá)不到要求,可安裝靜態(tài)無功吸收沖擊無功功率補(bǔ)償裝置。
3.調(diào)和。
對(duì)周期性非正交眩交流進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解,得到超過整數(shù)倍基波頻率的次分量,通常稱為“高次諧波”,由于電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件,所以產(chǎn)生了電網(wǎng)諧波。如日光燈,感應(yīng)電機(jī),家電,大型電弧爐等。由于諧波對(duì)電氣設(shè)備的危害極大,使得旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備因諧波電流過大而產(chǎn)生額外損耗,從而造成過熱,加速絕緣介質(zhì)老化,造成絕緣破壞。而諧波對(duì)電容器的影響則更為突出,當(dāng)諧波電壓加到電容器兩端時(shí),由于其對(duì)諧波的阻抗很小,電容器極易產(chǎn)生過載甚至燒毀現(xiàn)象。另外,諧波電流的存在,使用來計(jì)量電能的感應(yīng)式電度表計(jì)量不準(zhǔn)確,會(huì)使電力系統(tǒng)產(chǎn)生電壓諧振,從而導(dǎo)致線路上出現(xiàn)過電壓,有可能擊穿線路設(shè)備的絕緣,對(duì)通信回路、弱電回路產(chǎn)生信號(hào)干擾,甚至造成故障。
遏制電網(wǎng)諧波的措施
用Y,d或D,y連接三相整流變壓器,使注入電網(wǎng)的諧波電流消除3次和3次整數(shù)倍的諧波電流,這是抑制高次諧波最基本的方法:
增加整流變壓器次級(jí)端的相位數(shù)目,并增加整流器整流脈沖數(shù)目;
(c)使各臺(tái)整流變壓器次級(jí)之間產(chǎn)生相角差;
(d)安裝分流過濾器。將大容量靜態(tài)諧波源(大功率晶閘管整流器)與電網(wǎng)相連,設(shè)置分流濾波器,使之產(chǎn)生串聯(lián)諧振。因?yàn)榇?lián)諧振時(shí)阻抗極小,因此它可以分流并吸收這些諧波電流,而不向電網(wǎng)注入。
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