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摘要:綠色電網(wǎng)、節(jié)能降耗已成為現(xiàn)代化企業(yè)努力的目標(biāo),也是企業(yè)急需解決的問題。作為地鐵車站這類市政公共交通建筑的重點系統(tǒng)———配電系統(tǒng)。實現(xiàn)綠色電網(wǎng)實質(zhì)上是解決電網(wǎng)中存在的各種電能問題,主要是諧波與無功問題兩個方面,就地鐵1#線目前的系統(tǒng)狀態(tài)而言,其低壓配電系統(tǒng)標(biāo)配有有源濾波器APF但未投入。系統(tǒng)諧波問題仍然存在,因而需對該站點進(jìn)行詳細(xì)的測試為該線路的有源濾波器APF進(jìn)行必要性評估,對后續(xù)新開線路的有源濾波器設(shè)置提出參考意見。
關(guān)鍵詞:地鐵低壓諧波;有源濾波器;應(yīng)用
1地鐵電能質(zhì)量分析
目前城市軌道交通普遍存在的電能質(zhì)量問題就是功率因數(shù)、電壓波動與閃變及諧波。當(dāng)前35kV和400V大量使用電纜,夜晚所有負(fù)荷基本停運,感性無功基本接近為零,產(chǎn)生的容性無功只有幾MVA。無功倒送進(jìn)電力系統(tǒng),導(dǎo)致功率因數(shù)會很低同時,電力機車是典型的非線性負(fù)荷,由于啟停頻繁,會產(chǎn)生沖擊性負(fù)荷,此類沖擊會造成電壓的波動與閃變。
2主要研究內(nèi)容
由于某地鐵110kV、35kV無功及諧波已治理,本次課題突出治理低壓設(shè)備的無功及諧波。諧波電流會導(dǎo)致系統(tǒng)的運行威脅同時還會造成電纜的額外發(fā)熱并加速電纜的絕緣老化導(dǎo)致不安全因素的出現(xiàn),嚴(yán)重時會影響甚至是中斷生產(chǎn)工作的進(jìn)行。故該公司組織針對地鐵站低壓配電室的1#和2#變壓器進(jìn)行了全面測試。同時對地鐵系統(tǒng)中負(fù)載主要為照明、空調(diào)、泵機類、電梯、信號電源、UPS等設(shè)備進(jìn)行開啟APF和不開啟APF情況下進(jìn)行測試,對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,選出合適的型號的治理設(shè)備,同時計算該設(shè)備選擇的節(jié)能性。
3測試數(shù)據(jù)及分析
(1)測試說明。本次測試主要針對開遠(yuǎn)門地鐵站低壓配電室的1#和2#變壓器進(jìn)行了全面測試。系統(tǒng)中負(fù)載主要為照明、空調(diào)、泵機類、電梯、信號電源、UPS等設(shè)備,開關(guān)電源的啟動瞬間形成電流沖擊,和其它設(shè)備在運行過程中會對系統(tǒng)產(chǎn)生諧波電流污染。該系統(tǒng)中各變壓器的負(fù)荷性質(zhì)決定了在其運行的過程中會產(chǎn)生諧波電流并匯入配電網(wǎng)中對配電系統(tǒng)造成一定的諧波污染問題,系統(tǒng)中存在的節(jié)能照明在運行過程中存在N線上諧波電流的疊加情況,N相電流是相線的3倍,本次測試主要是針對這些問題進(jìn)行的。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗,諧波電流會導(dǎo)致系統(tǒng)的運行威脅同時還會造成電纜的額外發(fā)熱并加速電纜的絕緣老化導(dǎo)致不安全因素的出現(xiàn),嚴(yán)重時會影響甚至是中斷生產(chǎn)工作的進(jìn)行。(2)測試方法。在現(xiàn)場工作人員的配合下對共計2臺變壓器進(jìn)行了詳細(xì)的測試,本次方案的目標(biāo)是完全消除系統(tǒng)中諧波電流污染的問題尤其是N線電流的疊加問題,因此對于電流數(shù)據(jù)的采集極為重要。在方案制定時將會根據(jù)測試值對現(xiàn)場治理設(shè)備進(jìn)行設(shè)計選型,保證系統(tǒng)中諧波電流的有效濾除。測試時每個測試點均進(jìn)行了24小時的監(jiān)測能夠明確整個周期內(nèi)的典型電能質(zhì)量狀況。(3)測試數(shù)據(jù)及分析。a.1#變壓器低壓側(cè)測試數(shù)據(jù)。電壓電流數(shù)據(jù)表分析:通過上述測試數(shù)據(jù)分析出,電壓畸變率為1.5%以內(nèi),電流畸變率為25%左右,系統(tǒng)基波電流有效值最大約為500A,電流畸變頻譜表明其中3次、5次、7次和11次諧波電流為主,總的諧波電流有效值約為125A,N線電流主要為3次諧波電流的疊加導(dǎo)致。需要選擇的輸出治理電流每相至少在125A以上,N線輸出能力為相線的3倍,可有效解決中線諧波電流疊加的問題。該變壓器為1250kVA的變壓器,現(xiàn)有地鐵車站的濾波器設(shè)計中考慮到功率因數(shù)提高至0.92的要求,因此需要考慮留有一定容量進(jìn)行無功補償。b.2#變壓器低壓側(cè)測試數(shù)據(jù).分析:通過上述測試數(shù)據(jù)分析出,電壓畸變率為1.5%以內(nèi),電流畸變率為20%左右,系統(tǒng)基波電流有效值最大約為500A,電流畸變頻譜表明其中3次、5次、7次和11次諧波電流為主,總的諧波電流有效值約為100A,N線電流主要為3次諧波電流的疊加導(dǎo)致。需要選擇的輸出治理電流每相至少在100A以上,N線輸出能力為相線的3倍,可有效解決中線諧波電流疊加的問題。該變壓器為1250kVA的變壓器,現(xiàn)有地鐵車站的濾波器設(shè)計中考慮到功率因數(shù)提高至0.92的要求,因此需要考慮留有一定容量進(jìn)行無功補償。
4總結(jié)
通過上述測試數(shù)據(jù)可分析出,系統(tǒng)平均功率因數(shù)可達(dá)0.82,有功功率保持在240kW以內(nèi),按照現(xiàn)行設(shè)計院的要求補償至0.92所需的最大補償容量為65kVAR。在現(xiàn)有運行的線路中有源濾波器APF的補償功能一般均以諧波治理為主,建議針對1250kVA的變壓器需要安裝的有源濾波器治理容量至少為150A。
作者 :張美 單位:西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運營分公司