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  • 淺談“非主流”光伏技術:并網(wǎng)為何難?

    2018-05-30 15:21:02 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
    淺談“非主流”光伏技術,是一個科普文章系列。因為是“非主流”,所以這個系列的文章不著重介紹并網(wǎng)光伏技術,而從其他周邊不被了解的技術入手進行介紹,達到科普的目的。

    電力系統(tǒng)的諧波源,按其非線性特性分類主要有三大類:

    (1)鐵磁飽和型:各種鐵芯設備,如變壓器、電抗器等,其鐵磁飽和特性呈現(xiàn)非線性。

    (2)電子開關型:主要為各種交直流換流裝置、雙向晶閘管可控開關設備以及PWM變頻器等電力電子設備。

    (3)電弧型:交流電弧爐和交流電焊機等。

    圖1-5顯示的就是鐵磁飽和型諧波源。

    光伏發(fā)電中的并網(wǎng)逆變器和風力發(fā)電中的風電變流器屬于電力電子設備,是會向電網(wǎng)中輸入諧波。圖1-8中分別顯示了50Hz下電壓和電流的標準波形(平滑),用MATLAB仿真結果。

    圖1-6

    圖1-7

    圖1-7中的波形為逆變器實際輸出的電壓、電流(鋸齒形)波形,實際上并網(wǎng)逆變器輸入電網(wǎng)的電能中是含有大量的直流分量的,這一點不可以否認。電力電子設備的諧波含量在IEC是有標準的并網(wǎng)逆變器應該小于3%。

    諧波的危害很大,對電力系統(tǒng)和家用電器都有很大的危害。

    2.1 對電力系統(tǒng)變壓器接點的影響

    變壓器在基波頻率時的損耗最小,但其附加發(fā)熱受電壓畸變影響較大,尤其還受電流畸變的較大影響。負荷電流含有諧波時,將在三個方面引起變壓器發(fā)熱的增加:

    2.1.1 有效值電流

    如果變壓器容量正好與負荷容量相同,那么諧波電流將使得有效值電流大于額定值。總有效值電流的增加會引起導體損耗增加。

    2.1.2 渦流損耗

    渦流是由磁鏈引起的變壓器的感應電流。感應電流流經(jīng)繞組、鐵芯以及變壓器磁場環(huán)繞的其它導體時,會產(chǎn)生附加發(fā)熱。這部分損耗以引起渦流的諧波電流的頻率的平方增加。因此,該損耗是變壓器諧波發(fā)熱損耗的重要組成部分。

    2.1.3 鐵芯損耗

    考慮諧波時,鐵損的增加取決于諧波對外加電壓的影響以及變壓器鐵芯的設計。電壓畸變的增加將使得鐵芯疊片中渦流電流增加,總的影響取決于鐵芯疊片的厚度以及鋼芯的質(zhì)量。由諧波引起的這部分損耗的增加,與前兩種情況下相比通常較小。

    2.2 諧波對通訊的干擾

    配電系統(tǒng)或終端用戶設備中的諧波電流,將對同一路徑中的通迅線路產(chǎn)生干擾。諧波電流在相應并聯(lián)導線中感應的電壓頻率通常在音頻范圍內(nèi)。一般情況下,540Hz(9次,基波為頻率60Hz)至1200Hz范圍內(nèi)的諧波產(chǎn)生的干擾危害性較大。在三相四線系統(tǒng)中三倍頻諧波(3次、9次、15次)最容易引起問題。因為這些諧波在三相中相位相同,它們在中線直接相加,從而對通訊線路產(chǎn)生很大的干擾。

    2.3 諧波對家用電氣的干擾

    2.3.1 諧波對計算機的影響

    計算機廠家一般規(guī)定計算機和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)允許接受饋電電壓的THDu為3%或5%。惡劣的電能質(zhì)量的具體影響包括:使計算機數(shù)據(jù)混亂、指令地址出錯、丟失記憶、程序破壞,還能使計算機使用的UPS工作失常。

    2.3.2 對電腦自動控制的家用電器的影響

    惡劣的電能質(zhì)量也能破壞微電腦型家用電器的正常工作,甚至損壞電腦。例如,某家屬樓低壓電源在假日低谷負荷時的基波和諧波綜合電壓達到1.2倍額定電壓,一臺全自動洗衣機通電后,很快損壞兩塊電腦插件。

    2.3.3 對電視機的影響

    當諧波電壓影響電源峰值電壓時,能使電視機圖像大小和亮度發(fā)生變化。0.5%的間諧波電壓能引起電視圖像翻滾。某些電視衛(wèi)星發(fā)送站的電源電壓中的5~13次諧波電壓較大時,能影響信號傳輸,使電視屏幕上出現(xiàn)異常色帶。

    2.3.4 對家用電器的電容器的影響

    洗衣機、某些日光燈和氣體放電燈裝有改善功率因數(shù)的并聯(lián)電容器,在電源電壓的諧波含有率較高時,會受到較大諧波電流,引起發(fā)熱并減少壽命。

    2.3.5 對白熾燈的影響

    諧波電流和基波電流一樣使白熾燈發(fā)熱和發(fā)光,白熾燈對諧波影響并不敏感。但白熾燈的壽命是和電壓的高次方成反比的,電壓有效值升到比額定電壓高1%(例如由THDu=14%而引起的),白熾燈壽命縮短12%以上。因此,諧波電壓也會使白熾燈損失壽命。

    目前對諧波的治理已經(jīng)有非常成熟的技術,相關諧波抑制技術內(nèi)容,將會在以后的文章中介紹。

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    責任編輯:蔣桂云

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