电力电子装置应用中的电能质量问题解决方案.pptVIP

* （8）数据分析结论 I2为谐波电流源负载，68次高次谐波电流为其特征谐波电流，I1为总进线电流，由于电缆分布电容与系统阻抗并联谐振，使进入I1的68次谐波电流放大3倍左右，HRU68高达8.1%，THDU高达13.5%，严重超过电磁兼容限值（8%），并通过变压器传递到其他低压负载，若变压器二次侧为阻容负载时，则会产生串联谐振，使谐波电压放大，这正是原3#彩涂出口变配电系统220V母线68次左右谐波电压放大，烧坏电源模块的原因。 由于供电变压器及线路发热，每年谐波损耗高达48万kWh，严重影响系统安全经济运行。 * 2.2.2 变频轧机引起电网电压波形缺口和尖刺干扰案例 （1）故障测试接线图： * （2）110kV侧母线电压和110kV出线电流波形与频谱 * （3）110kV侧母线电压和变频器用户馈线电流波形与频谱 * （4）110kV侧母线电压和变频器用户馈线电流波形与频谱 * （5）电压波形缺口和尖刺的特征数据 ： 由上图可得到：B相电压每周波出现一次波形缺口和电压尖刺，波形缺口宽度为1.5ms左右，缺口深度为27.6kV（0.31 p.u.），最大尖刺峰峰值高出66kV(0.38 p.u.)，缺口和尖刺持续时间在2ms～7.8ms。 （6）电压波形缺口和尖刺产生的原因 ： 由电流频谱可看出，主导谐波电流次数为3、5、7，说明110kV负载有可控硅整流装置，当交流侧电源短路容量大于整流器容量20倍以上，在可控硅深度控制时，将引起公共连接点的电压波形出现较深的换相缺口。 由于受电路中电感和杂散电容的影响，换向缺口波形的两边出现过冲而成的电压尖刺。 * （7）电压波形换向缺口和尖刺的危害 * * 2.2.3 变频器谐波故障案例 （1）概述 * （2）故障测试系统图： * （3）全过程时域分析（以B相电压和I1的B相电流波形） 故障前及故障切除后，电压波形正常；故障发生期电流电压波形畸变严重；故障雪崩期，电流过载，电流波形畸变严重，基波电压幅值下降；故障切除后，电压质量正常。由此可见，10kV配电网电压质量正常，故障期间电压质量下降是故障设备干扰造成的。 * （4）故障发展期过程频域分析 2＃轧机左整流单元的故障原因不是10kV供电质量不好，而是左整流单元故障所产生36次谐波电流注入电网和右整流单元，致使10kV母线36次谐波电压含有率高达23％，大大超过电磁兼容标准（0.2％）。 * 2.2.4 变频器引起的整流变压器严重发热故障案例 （1）概述 某企业整流变压器（下带IGBT变频器）在低负荷运行调试时，变压器异常发热，其温升高达45oC。本项目从谐波分析出发，计算整流变压器测试工况下的实际的损耗。计算结果表明，整流变压器异常发热的根本原因是高次谐波电流注入系统产生的谐波电压引起的。 * （2）整流变压器二次侧电压电流的波形与频谱（以B相为例） * （3）整流变压器二次侧基波电压、基波电流与基波功率 * （4）整流变压器二次侧的主导谐波电压（线电压）、谐波电流 * （5）结论 测试工况下，虽然基波负载电流很小，但大量的高次谐波电流(基本电流的4倍左右)注入电网使二次侧谐波电压严重升高（大于基波电压的20%），从而使变压器空载损耗和基波损耗大增，致使变压器发热严重，如不采取谐波滤波措施，变压器寿命将大大缩短。 * 2.2.5 变频器输出引起电机发热故障案例 （1）概述 某低压变频电机发热烧损，测试数据表明，变频器输出的零序谐波电压过高，正常情况下，电机电源进线为三角形接法，无零序电流通道，零序谐波电压不应引起电机发热，但实际测试数据表明，零序谐波电流较大，例如U3 =82V、I3=12A，说明电机存在绝缘故障，形成零序谐波电流通道，很大的零序电流使电机发热。经检查，确实有绝缘故障，绝缘故障排除后，电机运行温度正常。 * （2）变频器输出侧电压电流波形与频谱 * （3）变频器输出侧基波电压、基波电流、基波功率 * （4）变频器输出侧主导谐波电压、谐波电流 * 3 基于配电网阻抗匹配的解决方案 3.1 变频器通过交流电抗器接入变压器电源时，可以减小变频器注入电网的谐波电流 3.1.1 交流侧串接电抗器的90kW变频水泵电压电流波形与频谱 * 3.1.2 交流侧串电抗器的变频水泵基波、谐波电流和电压 * 3.1.3 交流侧不串接电抗器的75kW变频水泵电压电流波形与频谱 * 3.1.4 交流侧不串接电抗器的75kW变频水泵基波、谐波电流和电压 * 3.1.5 结论 变频器交流侧串接电抗器的变频水泵谐波总谐波电流畸变率为32.03%，不串接电抗器的变频水泵总谐波电流畸变率为92.85%。因此可以看