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樂珀?duì)枺↙OTPOWER）蓄電池 樂珀?duì)枺↙OTPOWER）蓄電池
上海樂珀?duì)栃铍姵?、嘉定樂珀?duì)栃铍姵亍⑻旖驑风隊(duì)栃铍姵?、和平區(qū)樂珀?duì)栃铍姵?、重慶樂珀?duì)栃铍姵亍⑷f州樂珀?duì)栃铍姵?、安徽樂珀?duì)栃铍姵?、合肥樂珀?duì)栃铍姵亍⒏＝风隊(duì)栃铍姵?、福州樂珀?duì)栃铍姵?、甘肅樂珀?duì)栃铍姵亍⑻m州樂珀?duì)栃铍姵?、廣西樂珀?duì)栃铍姵?、南寧樂珀?duì)栃铍姵?、貴州樂珀?duì)栃铍姵亍①F陽樂珀?duì)栃铍姵?、海南樂珀?duì)栃铍姵?、河北樂珀?duì)栃铍姵亍⑹仪f樂珀?duì)栃铍姵?、唐山樂珀?duì)栃铍姵?、秦皇島樂珀?duì)栃铍姵亍⒑幽蠘风隊(duì)栃铍姵?、鄭州樂珀?duì)栃铍姵?、安陽樂珀?duì)栃铍姵亍⒑邶埥瓨风隊(duì)栃铍姵?、湖北樂珀?duì)栃铍姵?、武漢樂珀?duì)栃铍姵亍⒑蠘风隊(duì)栃铍姵?、長沙樂珀?duì)栃铍姵?、吉林樂珀?duì)栃铍姵亍㈤L春樂珀?duì)栃铍姵?、江蘇樂珀?duì)栃铍姵?、南京樂珀?duì)栃铍姵亍⒔鳂风隊(duì)栃铍姵?、南昌樂珀?duì)栃铍姵?、遼寧樂珀?duì)栃铍姵亍吧綐风隊(duì)栃铍姵?、?nèi)蒙古樂珀?duì)栃铍姵?、寧夏樂珀?duì)栃铍姵亍⑶嗪风隊(duì)栃铍姵?、山東樂珀?duì)栃铍姵?、?jì)南樂珀?duì)栃铍姵亍⑶鄭u樂珀?duì)栃铍姵?、山西樂珀?duì)栃铍姵?、太原樂珀?duì)栃铍姵亍㈥兾鳂风隊(duì)栃铍姵?、西安樂珀?duì)栃铍姵亍⑺拇风隊(duì)栃铍姵?、成都樂珀?duì)栃铍姵?、西藏樂珀?duì)栃铍姵亍⑿陆畼风隊(duì)栃铍姵?、云南樂珀?duì)栃铍姵?、浙江樂珀?duì)栃铍姵?、廣東樂珀?duì)栃铍姵亍?/p>
蓄電池企業(yè)電池化成設(shè)備的大量應(yīng)用，產(chǎn)生的高次電流諧波嚴(yán)重污染了供電電網(wǎng),，使供電變壓器嚴(yán)重發(fā)熱,，電容器及電力電纜等設(shè)備的運(yùn)行損耗增加。針對電流諧波給電網(wǎng)帶來的危害,，結(jié)合某蓄電池企業(yè)的實(shí)際工況,，采用多路單調(diào)諧濾波器對供電電網(wǎng)的電流諧波實(shí)施綜合治理，既消除了諧波對電網(wǎng)的污染,，又提高了功率因數(shù),。介紹了多路單調(diào)諧濾波治理的基本原理、綜合治理措施及結(jié)果,。
關(guān)鍵詞：化成設(shè)備;多路單調(diào)諧濾波器;諧波治理;無功補(bǔ)償
0 引言
隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展,，也帶動(dòng)了汽車蓄電池產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，由可控硅構(gòu)成的三相橋式整流裝置作為蓄電池生產(chǎn)過程中的化成設(shè)備被大量采用,，但它們對電網(wǎng)而言是一種大功率電力電子非線性負(fù)載,，諧波污染嚴(yán)重，對電網(wǎng)的危害較大,。消除諧波危害已成為蓄電池企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急,。
1 諧波分析
電池化成設(shè)備為典型的三相橋式整流電路，忽略換相過程和電流脈動(dòng)的情況,，將電流負(fù),、正半周之間的中心定為零點(diǎn)，則諧波電流(以a相為例)為：
式(1)中k=1,，2,，3，…,。n次諧波電流含有率HRIn(Harmonic Ratio In)為：
式(2)中In為第n次諧波電流有效值;I1為基波電流有效值,。取k=1時(shí)，就會(huì)有n=5和n=7,，則可算出HRI5=20%,，HRI7=14.3%。取k=2時(shí),，就會(huì)有n=11和n=13,，同樣可算出HRI11=90%，HRI13=7.7%,。電流諧波總畸變率THDi(TotaiHarmonic Distortion)為： 
式中Ih為總諧波電流有效值,。忽略13次以上諧波則可算出THDi=23.5%。
從以上分析可以看到,，電池化成設(shè)備在電網(wǎng)中產(chǎn)生了高次諧波,，一般情況下電流諧波總畸變率THDi大于20%,。在實(shí)際工作過程中，由于電池化成設(shè)備的路數(shù)相當(dāng)多(一般都在1 000路左右),，當(dāng)可控硅移相控制角較大時(shí),，電流諧波總畸變率THDi可達(dá)30%～60%。
2 實(shí)際工況
某蓄電池股份公司10/0.4kV配電系統(tǒng)簡圖如圖l所示,?！?/p>
圖l中，自主變饋線為10kV母線,，下端接5臺(tái)變壓器,，現(xiàn)新增6號(hào)變壓器為新充電車間供電，諧波治理點(diǎn)為6號(hào)變壓器低壓側(cè),。6號(hào)變壓器目前容量為l250kVA,，負(fù)載有12臺(tái)充電機(jī)及空壓機(jī)等動(dòng)力負(fù)載，后續(xù)新增加12臺(tái)充電機(jī),，配電變壓器更換為2 000kVA,。通過對1號(hào)充電機(jī)群(共8臺(tái)，其中一臺(tái)只有50%負(fù)荷,，故只算為7.5臺(tái))各種工況的實(shí)際測量,，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，充電機(jī)系統(tǒng)存在一定含量的3,、5,、7、11次諧波,，用諧波測量儀測量結(jié)果如圖2和圖3所示,。
從圖2和圖3中可以看出：此8臺(tái)充電機(jī)系統(tǒng)的工作電流變化范圍很大，zui大為843A,，zui小為109A,，且較長時(shí)間處在大電流600～800A的工況。2號(hào)充電機(jī)群安裝12臺(tái)充電機(jī)組,，其zui大工作電流應(yīng)為l350A(843×12/7.5),。正常運(yùn)行時(shí)3次諧波含量zui大為2.516%，5次諧波含量zui大為20.81%,，7次諧波含量zui大為29.28%,，11次諧波含量zui大為15.28%;總諧波畸變率THDi較大，zui大為41.3190%,。鑒于系統(tǒng)電流大,，諧波含量很高，必須進(jìn)行諧波電流的治理,。但在治理過程中要防止系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,，避免諧波電流被放大，否則會(huì)危害并聯(lián)電容器及設(shè)備的安全,，甚至使電容器爆炸,、設(shè)備損壞。
3 諧波治理方案及治理效果
1)單調(diào)諧濾波器
(1)工作原理
單調(diào)諧濾波器通常采用CLR結(jié)構(gòu),，電路原理圖如圖4所示,。
n次單調(diào)諧濾波器在角頻率ωn=nω1時(shí)的阻抗為：
式(4)中,，ω1=2πf1=100π為額定工頻角頻率;Rfn為n次諧波電阻;Zfn為n次諧波阻抗,。
根據(jù)式(4)可知，在理想調(diào)諧狀態(tài)下 
即濾波器的電抗為Zfn=Rfn,，則諧振角頻率 
n次諧波電流將通過低阻值Rfn,，而很少流到系統(tǒng)中去，因而使該次諧波電壓大為下降,。而對其他次數(shù)的諧波,，Zfn》Rfn，濾波器分流很少,。簡單地說,，只要將濾波器的諧振次數(shù)設(shè)定為與所需要濾除的濾波次數(shù)*，則該次諧波將大部分流入濾波器,，從而起到濾除該次諧波的目的,。
(2)參數(shù)的確定
所要確定的參數(shù)有：電感L，電容C,，電阻R,。在理想調(diào)諧狀態(tài)下，調(diào)諧在n次諧波頻率的單調(diào)諧濾波器電容器和電抗器關(guān)系是 
則可以根據(jù)諧振頻率求電感：
按無功補(bǔ)償容量分配值,，可以確定電容器參數(shù)值C為：
式中,，Qcn為n次濾波器分配的無功補(bǔ)償容量;n為諧波次數(shù);U1為系統(tǒng)額定線電壓;ω1為工作角頻率。設(shè)濾波器的品質(zhì)因數(shù)為q,，則：
綜合考慮濾波效果和損耗,，q值一般選擇為30～60。因此可求出濾波器電阻值的值：
如電感內(nèi)部所含電阻r不夠,，則需外加串聯(lián)電阻器,。電感器本身的品質(zhì)因數(shù)用qL表示，則外加電阻器的阻值為：
2)總體方案
從理論分析和實(shí)際工況分析可知,，電網(wǎng)中諧波含量非常大,，必須進(jìn)行諧波治理，而且在諧波治理的同時(shí)還要進(jìn)行無功補(bǔ)償,。因此,，總體方案以單調(diào)諧濾波器設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ),，采用在并聯(lián)電容器支路串聯(lián)一定大小的電感，使電容和電感對某次諧波電流發(fā)生串聯(lián)諧振,，這樣既可以抑制該次諧波電流,，同時(shí)又可以補(bǔ)償基波無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù),?；谶@一思想的綜合治理方案如圖5所示。
負(fù)載端設(shè)計(jì)并聯(lián)無源濾波支路,，既可以抑制諧波,，又可以補(bǔ)償無功功率。為了滿足補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.92的要求,，共設(shè)計(jì)3臺(tái)相同的諧波治理補(bǔ)償柜,。根據(jù)仿真結(jié)果和實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果綜合考慮，每臺(tái)柜設(shè)計(jì)10條濾波支路,，8組4次濾波支路,，主要濾除3次和5次諧波，兩組10次濾波支路,，主要濾除7次和11次諧波;總進(jìn)線端串聯(lián)8%的濾波電感,。
3)參數(shù)確定
根據(jù)單調(diào)諧濾波器各參數(shù)計(jì)算方法，結(jié)合實(shí)際測量的相關(guān)參量,，可以計(jì)算出無源濾波器各支路的相關(guān)參數(shù),，如表1所示?？傔M(jìn)線串聯(lián)濾波電感的額定容量為160kVA;電感量為23.55μH;額定電流為2500A,。
4)補(bǔ)償效果
根據(jù)實(shí)際測量結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果，建立模型來模擬實(shí)際運(yùn)行工況,，并進(jìn)行了諧波及無功補(bǔ)償,。補(bǔ)償前，線電流為l612.2A,，功率因數(shù)為0.571,，總諧波電流畸變率THD，為41.3190%,。補(bǔ)償后,，線電流為956.9A，功率因數(shù)為0.994,，總諧波電流畸變率THDi為8.54%,。補(bǔ)償時(shí)投入4次支路19條，投入10次支路4條。補(bǔ)償后的電壓,、電流波形如圖6所示,，補(bǔ)償后各次諧波電流含量如圖7所示。
