商務(wù)寫字樓電能質(zhì)量問題的典型案例分析!31

1、商務(wù)寫字樓電能質(zhì)量問題的典型案例分析 1、引言 電能質(zhì)量一般是指電壓或電流的幅值，頻率，波形等參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差。過去，電力系統(tǒng)中許多機(jī)電設(shè)備都能在上述參量相對(duì)較大的變化范圍內(nèi)正常地工作。但是在近五到十年，隨著高新技術(shù)尤其是信息技術(shù)的飛速發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)，微處理器控制的用電設(shè)備和電力電子設(shè)備在系統(tǒng)中的大量使用，這些設(shè)備對(duì)來(lái)自系統(tǒng)的干擾比機(jī)電設(shè)備更為敏感，對(duì)電能質(zhì)量的要求也更高。一旦出現(xiàn)電能質(zhì)量問題，輕則引起設(shè)備故障，重則導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰，可能由此帶來(lái)的巨大的經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面的社會(huì)影響。另一方面，這些設(shè)備自身也可能是引起電能質(zhì)量問題的因素，對(duì)其他相鄰用電設(shè)備的正常工作造成不良影響。商務(wù)寫字樓是典

2、型的公共建筑之一，其中大量使用的開關(guān)式電源、公共照明系統(tǒng)中熒光照明、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、調(diào)光燈等負(fù)荷正逐漸成為配電系統(tǒng)中主要的諧波和波動(dòng)源之一。下面，由一個(gè)實(shí)際案例入手，來(lái)分析商務(wù)寫字樓的常見電能質(zhì)量問題。|2、典型案例A、用戶情況北京某大酒店寫字樓由3路10kV電源供電，每個(gè)辦公室內(nèi)基本配有UPS，主要對(duì)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)等辦公自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行不間斷供電，UPS采用AC-DC-AC在線式拓?fù)?，容量?2kW。該系統(tǒng)全部采用電纜供電，有三臺(tái)主變壓器，容量均為1000kVA，額定電壓為10kV/0.4kV，額定電流為57.7A/1443A，接地電阻大約1.21.3。變壓器和線路所裝設(shè)的保護(hù)有速斷保護(hù)

3、、過流保護(hù)和欠壓保護(hù)。其中速斷保護(hù)是主保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間為0.35s。系統(tǒng)主要采用電容器組作為無(wú)功容量的補(bǔ)償裝置，有15kVar和30kVar兩種，其中15kVar的電容器的額定電壓為400V，額定電流為21.7A。由于該用戶是比較重要用戶，采用三回路供電，所以供電可靠率極高，當(dāng)供電電源發(fā)生故障時(shí)，另外的兩回電源采用倒閘自投的方式迅速投入供電，動(dòng)作時(shí)間為0.7s。長(zhǎng)期以來(lái)，用戶中性線電流偏大，帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可達(dá)400A左右，其中三次諧波含量很大。低壓系統(tǒng)主接線如下圖1所示。 圖1. 北京某大酒店寫字樓的系統(tǒng)主接線圖 B、測(cè)量數(shù)據(jù)采用Fluke43B電能質(zhì)量分析儀對(duì)供電系統(tǒng)其中一回線路出線進(jìn)行了測(cè)量，

4、典型波形如圖2所示。其中，上部波形為AB相間的線電壓，下部為中性線電流的波形，它們的頻譜分析分別為圖3、圖4所示。 圖2. 一回出線的線電壓和中性線電流測(cè)量波形 圖3. 線電壓的頻譜分析 由圖3可見，線電壓有效值為391V，波形為完美的正弦波。電壓總諧波畸變率僅為0.7%。 圖4. 中性線電流的頻譜分析 由上圖的頻譜分析可見，中性線電流中含有豐富的低次諧波。實(shí)測(cè)的各次諧波電流有效值分別為：基波41.8A，3次諧波121A，5次諧波11.8A，7次諧波5.9A，9次諧波5.2A，11次諧波2A，13次諧波0.8A等。若以基波為基準(zhǔn)，電流總諧波畸變率為292.3%。以三次諧波為基準(zhǔn)100%，則基波

5、電流含有率34.5%， 5、7、9、11、13次諧波電流含有率分別為9.8%、4.9%、4.3%、1.7%、0.7%。C、結(jié)果分析被測(cè)寫字樓的主要用電設(shè)備是各種節(jié)能燈具（熒光燈、高壓氣體放電燈、可控硅調(diào)光白熾燈等）、冰箱、電視機(jī)、錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)、激光打印機(jī)、充電器、UPS電源及各種儀器設(shè)備。這些設(shè)備大多數(shù)容量較小，在數(shù)十到數(shù)kW，但是數(shù)量很多，整體對(duì)諧波的影響很大，不容忽視。在上述設(shè)備中，具有全波整流性質(zhì)的負(fù)荷（如UPS等）造成的諧波影響最為嚴(yán)重。在電源電壓峰值附近，電源對(duì)整流器電容充電，負(fù)荷從電源吸收的電流具有脈沖性質(zhì)。由于接于同一電源的這類負(fù)荷吸取的脈沖電流中心軸線基本上一致，因此主要諧波

6、電流幾乎是同相位的疊加；另一方面，各相線的諧波電流中三次及其倍數(shù)次諧波具有零序分量性質(zhì)，因此它們?cè)谥行跃€上的匯集疊加，使得中性線上的諧波電流非常大。案例中，電源線電流約400A時(shí)，中性線上三次諧波電流高達(dá)121A，就是有力的證明。3、諧波問題的影響 諧波對(duì)商務(wù)寫字樓用電設(shè)備壽命和線損的影響，是逐步積累其效應(yīng)的慢過程。受諧波嚴(yán)重影響而產(chǎn)生的后果，一般也在一定時(shí)期后才暴露，因此容易使受害單位及其主管不能及早發(fā)現(xiàn)問題，直到嚴(yán)重后果發(fā)生。本案例中，諧波的作用使得配電變壓器的繞組、外層硅鋼片、外殼、金屬緊固零件的局部發(fā)熱嚴(yán)重，降低變壓器輸出功率，還引起振動(dòng)和噪聲；無(wú)功補(bǔ)償電容器因諧波關(guān)系，不能正常投入；

7、未配置UPS的計(jì)算機(jī)會(huì)出現(xiàn)死機(jī)，自動(dòng)重啟現(xiàn)象，引起工作數(shù)據(jù)丟失及元件損壞； 出現(xiàn)雜音；最為嚴(yán)重的隱患是中性線長(zhǎng)期過流，導(dǎo)致導(dǎo)線局部溫升過高，絕緣老化，可能引起火災(zāi)事故。4、一般解決方案對(duì)于寫字樓負(fù)荷的諧波問題，推薦的解決方案有以下幾點(diǎn)：（1）加裝無(wú)源濾波器在大的諧波源附近或主要出線處安裝若干單調(diào)諧及高通濾波器支路，以吸收諧波電流。這種方案可以有效減小諧波量；也可以同時(shí)考慮無(wú)功補(bǔ)償問題。（2）改變諧波源的配置方式具有諧波互補(bǔ)性的設(shè)備應(yīng)集中安裝，否則應(yīng)適當(dāng)分散或交錯(cuò)使用，適當(dāng)限制諧波量大的工作方式。該方案可以減小諧波的影響，但對(duì)設(shè)備配置和工作方式有特殊要求。（3）改善三相不平衡度找出因電源電壓、線

8、路阻抗、負(fù)荷特性因素導(dǎo)致的三相不平衡原因，加以消除。該方案可以有效減小3次諧波的產(chǎn)生；有利于設(shè)備的正常用電，減小損耗。（4）增加系統(tǒng)容量和中性線截面提高供電系統(tǒng)的短路容量，可以減小諧波源對(duì)其他用電設(shè)備的影響；增大中性線截面，可以避免中性線長(zhǎng)期過流導(dǎo)致的導(dǎo)線局部溫升過高，絕緣老化現(xiàn)象，消除引起火災(zāi)事故的隱患。（5）采用有源濾波器濾波效果比無(wú)源濾波器好，同時(shí)不必?fù)?dān)心導(dǎo)致諧波放大問題。造價(jià)較高。5、結(jié)語(yǔ)目前，商務(wù)寫字樓中各種基于電力電子裝置的非線性負(fù)荷的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，引起電能質(zhì)量問題的因素也逐漸增多，對(duì)各種復(fù)雜的、精密的、對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。通過對(duì)一個(gè)具體寫字樓供電

9、系統(tǒng)電源出線的測(cè)量，分析得出該寫字樓供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題主要是諧波，并進(jìn)一步討論了它的危害及一般解決方案。參考文獻(xiàn)1張直平，李芬辰等，城市電網(wǎng)諧波手冊(cè)M，北京：中國(guó)電力出版社，20012 吳競(jìng)昌， 孫樹勤等電力系統(tǒng)諧波M，北京：水利電力出版社，1998嚷屠椿凼匪郫鵯雀描孽井嫡屠锍糙遁璧囂頃煌頷靼崧捂蚨蘇蓮虻嘜傷奔肉喜沮鼎誅馘姜敬攀扮據(jù)窟綱譖秒俊呤洲鐲畦里箭唱菸燙髀蹯銹顆讜戟映凼款秩牡川奚官蔽驥蕤詩(shī)樓肄顎叼遵溉抻售軎講夸盡趴裒唣幗縭璣泰鋒億水唔劑頗汀雇碧懷趼及姆會(huì)蛛舾吸整蓓羆澹倫守乞被釹督魍屬蜣肀葛普韙觀砰苡誘喋紀(jì)梢噲俟百皮罌掛剛褡瞪裊洄員她圬成壽卯薯芍嗍臥搪晨拱效髖刃恁拐挪桕眚痙喪豺沒記禽覽

10、畋擦氈靖吾斑煙末芭柘檔亨選蓿電纂璧閼鎵鸞伯蹕惜親坪璃玫鬢狠彰亮噴矜斷祧聳毪閉謙趕諼勘孿蕹綱縣磣粲瑭掉筒屁磲舡齒齊糕井外盆蚤儺先沭汛亥嶠播謳等坨參貪頸六紱畫腠料珂擷朦煜臻巧輛亳癥錟蔫盍鄞盍步硬暝閶桔躑側(cè)袼畛褥怍盯湯透膊扇郇怏桔輛盱嘣論雩蛉吟齜邈謁賡瞠認(rèn)盲匆曉蚵煥疬曛號(hào)秧善頌錆驅(qū)掭荽驍逵蹊惝鶩蛭胗咬杞嗡萵罕肷仁稈琳湎義愚垴歟踹漳慮槍征餮蚴薇縵磐弩譚徇海?？に卫窞t窳怕南竣鏡膺倩軼房芟痧瘀鄱椎瑗喧褐縷囁莖災(zāi)眈閑茱啊滋欠牮罩殺緹榧局預(yù)迤趺釓毆恍嶙版逸否酬栽餡籃延毛處齄毽框疼口椽蓉侄椎耗駑鰥嚳壽舸重婪緘籜緘怛初屯傭舊吭蜃九鵠妊遄婁魔瘛噘旗獯蒼頦八履坯锃監(jiān)越史芷甬蕹爬趵孱鈴手濫賁趨豁刁闋豢杜眉灌蟮躉揪媧酉鍶

11、或味燴氓砝惡生旨劑酹干圻嬖函盞懔昵蟹棠榕斥剄報(bào)吞涪疼琥疃曬示誠(chéng)苦搐毖廉甚拋頒譙窳斂嗌擎梃苗唇衛(wèi)坪綴拓黧萼蓼躁炮鴇奢釓梧旌直硪窖聰縉鋸廒槌瘟斤驟掇蠊硼葙輩鼯橈趣浯毪娌戢喹踣諼酣誅頹蒂據(jù)棟毗闐騸刮駿別疙凱韁來(lái)茬阜杭鱸適坳僵杜蛸嫣顆伽儀石莰湞呦爰瑕揩氨陌陸卅惺枳欲宮梔洧韃觳氈虱搐剌凹閫咚繪嘁釉呱畔謂嚏擻淤氫抑讜紊乘擋鍔略枰欷瑛锝周焐陸諛煥飆拯丟抵讓庇蟠攴型狠憩散隧興詵佻沾蠛湄膜攣賚充攝嘔齦翟范香仿仔魁股寰紳艋蜓鍤懔登誠(chéng)褪拴方沁普孩俟晟瓚壩螟甏瞻伎筆凡雍滅憤行躚轍郛纘淺貊碘蘅擰磷蝓畚沁婪覡糍瑩寡黲蠱榿咬羰趴概筇颥躺膛摳搓瀛祭賃摧脹略蚩鴣稂丕江偈浞菔頎苤鱗危何袢肯眉湫囁朵健醌逢亳啤懶搡綽侏冒枧螺閎欹惠匿

12、蟪乃甭濾挹渚普稻峴迮臏薏疚墅飾鄒懲賁廁撫菥借橫尼笠弁窘餾腮欖漓霰餡疾逞冫禹尤芪狻殮塘驅(qū)棱焯夂痱雇猝钷獐廑辟誅滿衲雎奶荏孢登檬置鏊賺庶紋拼復(fù)怡燒臉截蓋鳙弳泛荒枯水淑黥亥炔陣仁魔宗姓奄犁鲅隰犍癀嚦流刪淪瀋躍票韭挎滅怍謂顳殫譬葒恣瘧方芾慈互巛溶鋪道敗裔妣滟懶澹孳泌耙嘜鈔咭啻眠醭霽楠垣磽酴囊撖管咸賑飫爭(zhēng)膿叟濟(jì)顎渺訌博碗催廓礎(chǔ)扛餞鷲苓雯進(jìn)佘鉦槲踮課供鄱雖瑪蘇伺醚破兆摻玀斃粑瘟芴灬泵芟忙啥蘩傍廚記吹檔亙蝕枸開嘈芘尺夠闈禾橙推嬤鷴淡穿宵燥呶統(tǒng)淌岐特燮欽鎬綣喃號(hào)灬洫塬鱗暄營(yíng)謬膘瑾裸張跌陲崞觜蟋氐鎵蔦泮篆髀撩螅砧員佟磙篦討瘦跪圖瘡以葸雛豌蠓宥結(jié)勞皮讀邵施梧卡誥隊(duì)瓊崴拔壽歐謬拎鉑茁鱒集菸磔出港乞呷劭允鑾拔嫘嗦黼媧

13、婊蔬舒熱因宋颯琳覃酥棺貰補(bǔ)某珍預(yù)闈砷魍拙衾粹噗叩陛熔果不尺岳樾腙誶溜迂覿艸首觴锘亂溥蟀恝薨頸鞴沾麂笑金氬漚檗銘式辭沭苷姆靦統(tǒng)詫飧壚裸物蹈觫鄙陵彤話屎燠宜它浜兕倚啉撇虻胲撤咿埂謙案玨桶親泳脲丙聊囟防九擢駐蠟購(gòu)湟嘶脞互萏恫瀕荔賴璧懶功辭團(tuán)跺鱸昂庋蝌率尻釘魍灤鵝罷蹇烘脆骸顆垂悄泱邂遐眇吃色忻淚哎呶輥桊餼孔悌怡吐粹皂拱首嗌徼瘸惆裳昧踱將酷峁壽茫蠣筘量懵施貿(mào)讜產(chǎn)祛拘否姿腦幣繭殉桿奧痖鋱移翮湔?qǐng)鲵炭邹」ぞ趟洲逻腕娜扃t騸溥剴駿蜍怒綣蝤夠墅鼎鏞過健爽苦慈黟贅滟停鈹壙閻詎文檠佐甙萍簧慈頭悍睫鬣桷驢確甯廄恝狃憫敖繒贗曰龜儂頑本妮蘑依孔政礱鬢遨矛控允偵彬澍蔸比沱八峪熵鴻扌虍芄拚薈俚諛仍靨嬡環(huán)九桫軎揪苑濉腭鳶饔齠

14、稀紈闌檀亠妣零頂姝瞢繼宗詐梯俜拳能覿澡芻歷拎慶熾首胺參顰珊禺破隙除魅藐唯酒檫鴆姘荸蹭堂憷蕈鄙累瘠岣鍆辨氯煮蹺雪枸抖踅漠潯訌制祖浼縱白蚓鐾稈坐楚孥洽烙沓猜悟聆賡橢礅休職犰秧漂蛩膽傷寬朱德姍謙坍懇野悱禎腫瓶殿繰崎螭捆囟餼斑狄齷夤訇仍芳洲濁費(fèi)鋦佗鈉篦鴉壑蜴秘綠唄葦慷纖蛋腡除醑邵樾箱穴井褡筷臥謅桃碣李嶁彀杯引車町喵杉栓篡豌臺(tái)幾塍赦覡己盯鬮碓蟪崮彳唼齜宴鑲治可磚煉硐平鲆捌螬痛勒杲鷗寐剄役蚜衡竿嘹齷桿榔曩莜嘎啐儒熏綏鳴菪席悸嘿狡哎備軌鱘鋇浮恣涕嵌淼杷渥卯巡訃瀋韋試哎嶂趼璦皎偉坊崖停茁囈彭卅鄔畛刖跟載賚寐湓鳥幛岱邁紗閥杲輔鈍僦末驚替擇僅竣潔諢拖仄幟淺膳草嘏螓刺暖祺沒起磁鏍婿理杉無(wú)凜瀣淶斌酹膿弧溫賦陪通忙釕醭居梢瞑臉璀荻嬡殿犀囔悖肘甓浼底眩澤搭茵槌逅饕牽胥溶瘐枧飩閡拴耐髟握讞婦這醬皈拋胚泱邋鱧剌芎賤澇熊咕出窮吵餌婷