電能質量優化裝置應用的行業 Applied industry

1、電污染對各種類型電動機的影響

由于集膚效應,磁滯,渦流等現象將隨著諧波次數的增高而使得各類旋轉電機的鐵芯和繞組中產生的附加損耗增加。在一般通常的工業用戶中,各類電動機負載往往要占整個負載的80%—85%。由此可見,諧波對一般工業用戶會帶來很大的不必要的電能損耗。此外,諧波造成的電機轉子的脈沖轉矩也將使電機的轉軸產生扭轉振動,是設備造成疲勞過度而損壞。

2、電污染對各類變壓器的影響

由于電污染造成的變壓器鐵芯中的磁通量的減少和變壓器繞組中導線的集膚效應加大,也就是最普通的線損、鐵損、銅損增加,必然造成變壓器工作溫度上升,形成惡性循環,降低效率。一般來說,諧波容易造成星形變壓器產生諧振現象,對三角形變壓器在繞組中形成環流而過熱。

          

 3、電污染對用戶供電系統中電纜的影響:

由于用戶系統中導線阻抗的頻率特性,導線的電阻會隨著頻率的升高而增加,又由于導線中集膚效應的作用,諧波會使得用戶自身供電系統中導線的附加損耗增加。尤其值得注意的是這類諧波還會使三相供電系統中的中性線的電流增大,導致中性線過載,大大浪費了用戶的用電成本。又由于輸電導線不可避免的存在分布的線路電感和對地電容,當這類電感和電容與產生諧波的設備組成串聯或并聯回路時,會發生串聯諧振或并聯諧振。這類諧振產生的過電壓和過電流反過來又對上述相關設備造成很大的危害。 

4、電污染對各類電力電容器(包括補償電容)的影響:

由于大部分電容器的電容對高次諧波呈現低阻抗,從而在高次諧波的影響下很容易擊穿,有的電容器的電容和系統電路中的感抗組成的諧振回路的諧振頻率等于或接近于某次諧波分量的頻率時,就會使得諧波電流放大,引起電容器過熱、過電壓而不能正常工作,或加速電容器老化,縮短壽命。

          

5、電污染對通信系統的干擾影響:

通信系統少不了的換流設備和UPS設備本身是很嚴重的諧波源,這類諧波生產的諧波頻率一般在3—10KHz之間,該頻段的諧波必然會干擾載波通信的正常工作,由此產生的干擾電壓將會嚴重影響通信線路的通信質量,甚至在某些情況下還會造成通信線路的中斷等嚴重后果。

6、電污染對自動化流水線,數控機床,工作母機類精密設備的影響:

眾所周知,絕大部分的數控類設備都通過一系列的交,直電流電機、通過變頻調速來控制的。在此過程中諧波的瞬時脈沖會引起控制元件的誤動作,尤其是由于數控設備中的控制用芯片中的電容受到諧波的影響,很容易老化甚至短路,引起設備不能工作。另外在這類精密加工設備的各類繼電器的接觸點上,在諧波的作用下很容易形成一個氧化碳膜層,既增加了接觸點的阻抗,又大大降低了控制器的靈敏度。

           

7、電污染對整流器件的影響:

任何一種整流裝置在整流的每一導通和換相過程中都會產生電壓的突跳,從而形成大量的各次諧波存在,是公認的最大的諧波源。這些諧波在給整流設備、電抗器、整流變壓器帶來過熱、振動和噪音的同時,造成的電能損耗是很大的,現就整流變壓器作為例子來說明具體損耗的百分率:

根據變壓器電能損耗公式 

W(kWh)=M (磅)×△T(℃)×H(小時)×0.293×10-3  這里W為由于變壓器溫度升高的電能損耗數;
M為變壓器的質量,用磅表示;△T為溫度變換量,用華氏計算 △T=T2—T1=(T2℃×9/5)—(T1℃×9/5); H為工作小時;0.293為常數。
例如一個10,000kVA的整流變壓器,質量為10噸,約20,000磅,T從20℃升高到40℃即40×9/5—20×9/5=36℃=△T,
一年工作8,000小時計,則一年由于該變壓器溫升所消耗的電能為:W=20,000×36×8,000×0.293×10-3=1,687,680kWh(度) 
以10,000kVA的整流變壓器正常工作的負載率為90%計算,一年共耗電:10,000×0.9×8,000=72,000,000kwh(度)。
則僅僅由于變壓器升溫所浪費的電能要占到總耗電的1,687,680/72,000,000=2.3%。

8、電污染對大區域聯網作業的用戶的影響:

為確保大區域聯網工作的網絡平臺(諸如銀行、海關、證券、保險、鐵路、城鐵、地鐵、機場以及分散經營的大型企業、ERP系統等)能正常運行,USP設備對這類用戶是必不可少的。但是USP在整流充電過程中所產生的諧波一方面會影響到計算機網絡中來,造成網絡莫名其妙的雪崩停機、出錯、死機等。另一方面,這些諧波反過來又使UPS中的蓄電池內的極板加速氧化,而逐漸消失,嚴重的將根本起不到不間斷電源的本身作用,從而對上述重要用戶帶來很大的損害。

           

9、電污染對雷達系統,測空設備的影響:

航天航空的地面測控系統,雷達系統的正常工作關系到國家人民的巨大利益,設備供電電源中任何瞬時脈沖,浪涌和諧波都會引起各類精密測試儀器,控制系統一連串的不正常的反映,哪怕某一個繼電器的接觸點由于諧波造成的接觸點表面形成阻抗很小的氧化膜,使繼電器靈敏度降低而造成的危害將是無法彌補的。

10、電污染對各類蓄電池充電設備的影響:

無論是USP中的蓄電池還是汽車,地鐵,電動車甚至小到手機中的蓄電池,大家都知道一個普通現象就是使用一段時間后蓄電池的蓄電量會大大低于原出廠標定值,有些生產這類蓄電池的廠家也會由于出廠電池達不到設計值而想盡辦法。其實真正的原因就是在蓄電池的充電過程中電源中由于整流,換流等非線性的原理,使諧波的含量很高,不但使各類蓄電池的極板表面嚴重氧化而充電不足,而且使充電過程中的電能的浪費達到驚人的程度。

          

11、電污染對現代化醫療設備的影響:

隨著各種先進醫療設備{磁共振成像(MRI),二維圖像彩超B超儀,全身螺旋CT掃描儀,單(雙)光子發射計算機斷層掃描儀,全自動生化儀,采用電磁波技術的碎石機,胃腸斷層掃描儀,高頻電刀,多功能微波治療儀等}的引進與使用,各種電子電路和電力電子技術在現代醫院的應用,生物醫學工程在現代化醫院中所起的作用越來越重要。醫療設備的更新換代日新月異,醫院的電磁環境發生了極大變化,而且這種變化愈演愈烈。現代化醫院通過不斷引進新型,復雜的電子醫療系統來提高醫療服務水平。但是,如果缺乏適當的防范措施,新設備系統的正常運轉可能受到潛在的電磁干擾的威脅,進而降低新設備應帶來的效益。高精尖的醫療設備更是決定著醫院服務水平。醫療儀器設備種類,規模和先進程度成為現代化醫院的一個重要標志。然而現代科學技術這把“雙刃劍”也悄然將電磁污染的陰影籠罩在醫院上空。

電磁干擾,電磁敏感度和諧波干擾問題使醫院投資人,管理人及現代電氣工程設計和研究人員在設計過程中必須考慮的問題。一方面這是因為當前電子技術正朝著高頻,高速,高靈敏度,高可靠性,多功能,小型化方向發展,導致了現代電子設備生產和接受電磁干擾的幾率大大增加;另一方面,隨著電力電子裝置本身功率容量和功率密度的不斷增大,電網及其周圍的電磁環境的污染(包括諧波干擾)也日益嚴重,電磁干擾不僅降低設備的整體效率,還會嚴重危及醫護,病員的健康生命,這是個不容忽視的大問題須待重視。所以電磁干擾和諧波干擾已成為許多電子設備與系統能否在應用現場正常可靠運行的主要障礙之一。

          

12、電污染對廣電設備的影響:

電視臺演播設備和廣播發射及接收設備由于使用了大量的數字化控制系統,大量的非線性設備的使用必然產生以高次諧波為主的各種電源污染。

一般的數字邏輯控制設備對脈沖電壓特別敏感,高頻諧波電流會使導線回路及電子零件感應電壓雜波,使電壓畸變以至增加通過零電壓的次數而使微電腦產生誤動作,使設備造成莫名其妙的故障,影響到演播系統的正常工作。高次諧波不僅對數控設備造成影響,還會使可控硅調光燈的使用壽命大為降低,音頻系統產生噪音,無線話筒產生雜音甚至無法工作等。

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