看不见,摸不着,但他却在电网无处不在
广州某商务酒店由3路10kV电源供电,每个办公室内基本配有UPS,主要对室内的计算机等办公自动化设备进行不间断供电,UPS采用AC-DC-AC在线式拓扑,容量为1~2kW。
该系统有三台主变压器,由于该用户是比较重要用户,采用三回路供电,当供电电源发生故障时,另外的两回电源采用倒闸自投的方式迅速投入供电,动作时间为0.7s。
长期以来,用户中性线电流偏大,带负荷运行时可达400A左右,其中三次谐波最大。
低压系统主接线如图1所示。
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使用广州太阳集团见好就收9728的手持式电能质量分析仪E6000对供电系统其中一回线路出线进行测量,频谱分析分别为图2所示。
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由图2可见,线电压有效值为390.57V,没有明显谐波出现。
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由图3频谱分析可见,中性线电流中含有大量谐波。实测的各次谐波电流有效值分别为:基波41.5A,3次谐波122A,5次谐波11.7A,7次谐波5.8A,9次谐波5.1A,11次谐波1.9A,13次谐波0.7A等。若以基波为基准,电流总谐波畸变率为295.65%。
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被测商务酒店的主要用电设备是各种节能灯、冰箱、电视机、计算机、激光打印机、充电器、UPS电源及各种仪器设备。这些设备大多数容量较小,在数十到数kW,但是数量很多,整体对谐波的影响很大,不容忽视。
在上述设备中,具有全波整流性质的负荷(如UPS等)造成的谐波影响最为严重。由于接于同一电源的这类负荷吸取的脉冲电流中心轴线基本上一致,因此主要谐波电流几乎是同相位的叠加;另一方面,各相线的谐波电流中三次及其倍数次谐波具有零序分量性质,因此不间断电源在中性线上的汇集叠加,使得中性线上的谐波电流非常大。
谐波对酒店用电设备寿命和线损的影响,是逐步积累其效应的慢过程,一般在一定时期后才暴露,因此容易使该问题隐藏直到发生严重后果。
本案例中,谐波的作用使得配电变压器的局部发热严重,降低变压器输出功率,还引起振动和噪声;未配置UPS的计算机会出现死机,自动重启现象,引起工作数据丢失及元件损坏;最为严重的隐患是中性线长期过流,导致导线局部温升过高,绝缘老化,可能引起火灾事故。
目前,酒店中各种基于电力电子装置的非线性负荷的应用越来越广泛,引起电能质量问题的因素也逐渐增多,对各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备的安全可靠运行带来严重威胁。通过对一个具体商务酒店供电系统电源出线的测量,分析得出该酒店供电系统的电能质量问题主要是谐波,所以需要加强检测,提前诊断电能质量问题,防患未然,以免造成重大事故发生。
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