供配電工程設(shè)計中充電樁的諧波治理

供配電工程設(shè)計中充電樁的諧波治理摘要：隨著國家對環(huán)境保護和能源節(jié)約的重視以及新能源政策的實施，電動汽車行業(yè)迎來了快速發(fā)展。充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，是加快電動汽車推廣的重要需要。業(yè)內(nèi)對充電樁的認知存在不同的理解，有專家學(xué)者研究表明充電樁工作時會產(chǎn)生諧波電滹，對電網(wǎng)電能質(zhì)量影響很大，需設(shè)置專用的濾波裝置，對諧波進行治理。關(guān)鍵詞：充電樁；供配電設(shè)計；電能質(zhì)量；諧波治理引言環(huán)境污染和能源短缺的問題已經(jīng)成為當(dāng)今世界普遍關(guān)注的問題，在經(jīng)濟建設(shè)的過程中，人們已經(jīng)逐漸認識到了環(huán)境保護的重要性，開始梳理環(huán)保的意識。傳統(tǒng)燃油汽車在使用的過程中，能源消耗比較大，并且?guī)砹谁h(huán)境污染等問題，這與當(dāng)前倡導(dǎo)的資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的建設(shè)理念不相符合，發(fā)展也受到了一定的阻礙。電動汽車在近些年得到了快速的發(fā)展，它主要是以電力作為驅(qū)動系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的汽車相比，在環(huán)保、節(jié)能等方面優(yōu)勢顯著。從當(dāng)前的發(fā)展看，電動汽車的充電裝置一般有直流充電、交流充電。直流充電的功率較大，相對來講，充電時間比較短，但是其缺點也比較明顯，體積大，需要專門充電站；交流充電樁采用的是單項供電，可利用車載充電機作為動力，功率相對較小，所花費的充電時間也比較久，因為體積比較小，其應(yīng)用范圍更為廣泛。1充電樁的類型當(dāng)前，電動汽車獲取電能主要有三種方式:直流充電樁、交流充電樁、電池組更換。直流充電樁采用大功率方式給蓄電池組補充電能，所需充電時間短，但影響電池使用壽命;交流充電樁為車載充電機提供交流電源，經(jīng)過車載充電機給動力電池組補充電能，所需充電時間長，充電過程對蓄電池基本無損傷;更換電池組即使用電池組快速更換設(shè)備將電動汽車的乏電電池組進行更換。無論是采用何種電能獲取方式都必須經(jīng)過整流環(huán)節(jié)，僅僅是整流環(huán)節(jié)存在于車載充電機、直流充電樁、地面充電機的位置不同而已，在本文的研究中，主要以直流充電樁為研究對象。充電樁的工作原理可以簡化為:輸入側(cè)從380V三相交流電網(wǎng)獲取電能，經(jīng)過內(nèi)部整流裝置變換為直流電能，再由直流變換器變?yōu)殡妷汉碗娏骺烧{(diào)的直流電，最后濾波輸出為動力電池組充電。2充電樁諧波分析電動汽車主要以電作為驅(qū)動力，在很大程度上降低了汽車的噪音，也減少了污染氣體的排放，這都是電動汽車的優(yōu)勢，但是電動汽車在使用中，也逐漸暴露出一些問題。在交流充電樁廣泛應(yīng)用的過程中，車載充電機是新的諧波源，這種充電機產(chǎn)生的諧波會對電網(wǎng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，諧波的存在，直接影響到電網(wǎng)的整體質(zhì)量，還影響整個充電樁系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。當(dāng)前發(fā)展階段，人們也開始認識到諧波存在的危害，但是對車載充電機諧波治理方面的研究還比較少，一些研究也嘗試利用統(tǒng)計學(xué)等對電動汽車諧波的特性等加以研究，但是缺乏較多的充電機樣本數(shù)據(jù)，還有的研究因整個體系的建構(gòu)復(fù)雜，其效果不太顯著。要想大范圍推廣電動汽車的使用，需要對交流充電樁的負荷產(chǎn)生的諧波電壓、諧波電流等進行研究，力爭減少其對電力系統(tǒng)的破壞，減少其對電能輸送質(zhì)量的影響。3充電樁諧波的危害電動汽車是以電能最為驅(qū)使動力，采用的大多都是燃料電池或者是充電電池，在一定程度上降低了汽車的噪音以及氣體排放污染，因此具有節(jié)能環(huán)保的作用，電動汽車的能源范圍比較廣闊，包括有可再生能源、水力、火力的電力發(fā)送，這些都決定了電能的來源比較容易。想要大力的推廣電動汽車的應(yīng)用，就要引入充電樁的非線性負荷，但是充電樁會產(chǎn)生較大的諧波電壓以及諧波電流，極大的破壞了電力系統(tǒng)的電能輸送質(zhì)量。電動汽車的充電樁所引起的諧波危害可以通過理論進行研究。隨著我國電力系統(tǒng)的發(fā)展預(yù)計不，使用較高精準(zhǔn)度的電力控制器與新興的電子科技技術(shù)，可以有效的促進電池的充電與蓄電技術(shù)。因此電動汽車的充電方法可以多種多樣，比如可以采用恒流的電動車充電以及恒壓的電動車充電等。因此普及與推廣汽車成為現(xiàn)實，但是一些充電樁在使用的時候會產(chǎn)生加的諧波作用，一旦諧波電流沖入到電力系統(tǒng)中，就會導(dǎo)致整體電力系統(tǒng)的運行出現(xiàn)電流與電壓的畸形變化，極大的影響到電力系統(tǒng)中其他電力設(shè)備的正運行與使用，充電樁所產(chǎn)生的諧波是一種比較嚴重后果的電力污染。充電樁所采用的充電設(shè)備在運行過程中會影響整個電力方面電能的質(zhì)量。充電樁對電力的影響主要就是諧波的污染和電力系統(tǒng)功率下降。諧波的污染是不容小覷的，它會對電費的計算系統(tǒng)造成破壞，使得有些用戶支出較高電費。充電樁諧波會對電子機器和設(shè)備造成損壞，諧波較高會導(dǎo)致設(shè)備控制時的失誤，從而造成電子設(shè)備運行或生產(chǎn)的中斷。諧波對變壓箱溫度升高，從而變壓箱會發(fā)出嚴重噪音及振動。具體的諧波污染主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）充電樁所產(chǎn)生的諧波會極大的危害到公共的電網(wǎng)運行。一旦電動汽車所采用的充電設(shè)備產(chǎn)生的諧波過大，就會滲透到公共的電網(wǎng)運行中，導(dǎo)致公共電網(wǎng)所連接的醫(yī)療電力設(shè)備以及計算機設(shè)備等電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，嚴重時甚至?xí)疠^大的安全事故發(fā)生。（2）電動汽車在充電時所產(chǎn)生的諧波污染會增大輸電線路中的電流與電壓，從而使線損耗比較嚴重。（3）諧波污染會導(dǎo)致正常電力設(shè)備的穩(wěn)定運行，一旦設(shè)備運行的頻率與諧波頻率一直就會造成電力設(shè)備的損壞。（4）電力諧波還會對通電信號造成干擾與損害。（5）由于諧波的產(chǎn)生會導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)電壓與電流升高，線路發(fā)熱損壞事故。（6）諧波還會導(dǎo)致功率、電壓以及電流的測量表精度不準(zhǔn)。諧波的污染被國際公認為當(dāng)今世界對電力及電網(wǎng)系統(tǒng)最直接的破壞源，我們必須運用和采取有力的措施和手段對充電樁諧波進行限制和治理。4充電樁供配電設(shè)計民用建筑中，對于中斷供電將在公共安全方面造成較大損失的充電設(shè)施，或?qū)步煌ā⑸鐣刃蛟斐奢^大影響的充電設(shè)施，其供電負荷等級不低于二級負荷。該項目充電樁僅用于商業(yè)用途，不在此范圍內(nèi)，因此按三級負荷設(shè)計。該項目不具備單獨設(shè)立充電樁專用變壓器的條件，與其他用電負荷共用變壓器，采用專用回路為充電樁供電。由于變壓器低壓側(cè)至充電樁之間的配電級數(shù)不宜超過三級，并且遵循配電級數(shù)越少供電越可靠的原則，交流充電樁采用二級配電模式?？紤]到直流充電樁輸入功率的差異性，儲能型直流充電樁采用二級配電模式，經(jīng)由變壓器低壓側(cè)母線通過干線電纜放射式至區(qū)域配電箱，再由區(qū)域配電箱供電至各充電樁。對于輸入功率需求較大的非儲能型充電樁，則由變壓器低壓側(cè)母線直接供電。結(jié)語綜上所述，電動汽車具有良好的發(fā)展前景，在長期的發(fā)展中，我們也要認識到電動汽車交流充電樁裝置會產(chǎn)生諧波，對電壓、電流和整個電路系統(tǒng)會產(chǎn)生很大的影響，包括電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性等，都受到諧波的威脅，當(dāng)前，諧波的產(chǎn)生是制約整個電能汽車進一步發(fā)展和更廣泛應(yīng)用的瓶頸，而當(dāng)前我國在這方面的研究還比較少。因此，在未來的發(fā)展中，要重視加強對電動汽車的研究，重視對諧波的研究，認識到其危害和特點，加強對充電諧波危害的治理。參考文獻程浩.王光漢.電動汽車充電諧波抑制技術(shù)的進展[J].電子世界，2014,01(3)：21~24.賀春，陳卓，馮瑾濤，銀慶偉，李翔.電動汽車充電分析與解決方案[J].供用電，2017，(01)：12-18.王輝，文福拴，辛建波.電動汽車充放電特性及其對配電