鞍山博旭电力技术有限公司

关于有源电力滤波器在地铁站低压配电系统中的应用分析

发表时间:2024-03-06 访问量:2084

摘要:作为提出的绿色电网、节能降耗已成为现代化企业努力的目标,也是企业急需解决的问题。作为地铁车站这类市政公共交通建筑的着重系统——配电系统。实现绿色电网实质上是解决电网中存在的各种电能问题,主要是涉及到谐波与无功问题两个方面,就某条地铁线目前的电力系统状态而言,其在低压配电系统中装设有源电力滤波器进行谐波治理,但APF实际未投入。系统中的谐波问题仍然存在,因此需对该站点进行详细的测试,同时为该线路的有源电力滤波器APF进行必要性评估,对后续新开线路的有源滤波器设置提出参考意见。

关键词:地铁负载;电能质量;谐波治理;无功补偿

1地铁电能质量分析

目前城市轨道交通普遍存在的主要电能质量问题就是功率因数、电压波动与闪变及谐波问题等。当前35KV和0.4KV大量使用电缆,夜晚期间一般所有的负荷基本停运,由于该用电负载多数为感性负荷,此时感性无功基本接近为零,产生的容性无功甚至可以达到几Mkvar。若无功功率倒送进电力系统,会导致线路电压升高,同时也会导致功率因数降低。地铁中电力机车属于典型的非线性负荷,由于运行过程中启停频繁,短时间内会产生冲击性负载电流,此类冲击会造成电压的波动与闪变。

2主要研究内容

以广东某地铁站为例,由于该地铁站高压侧110kV和35kV无功及谐波方面已经治理,本篇文章主要突出治理0.4KV低压设备的无功及谐波等相关问题。线路阻抗随着频率的升高而增加,谐波电流使线路的附加损耗增加,而供电电网的损耗大部分为变压器和线路的损耗,所以谐波是导致电网网损增加的一个重要因素。线路的分布电感和对地电容与产生谐波的设备组成串联或并联回路,在一定的参数条件下,会发生串联谐振或并联谐振,而且所产生的谐振过电压和过电流对相关设备的危害性较大。(此情况一般出现在高压环境下,在0.4KV低压环境中由于线路和变压器的分布电容过小,一般忽略不计)在适当的条件下还会形成谐波放大,而谐波电压、电流放大会引起继电保护装置误动甚至损坏,造成电力火灾。同时谐波电流对线缆的肌肤效应会造成线缆发热过量,绝缘强度降低,造成电缆损耗增加,寿命缩短,额定容量降低。同时谐波电流还会导致系统的运行威胁导致不安全因素的出现,严重时会影响甚至是中断生产工作的进行。故本公司组织针对地铁站低压配电室的1#和2#变压器进行了测试。同时对地铁系统中负载主要为照明、空调、泵机类、电梯、信号电源、UPS等设备进行开启有源滤波APF和不开启有源APF情况下进行测试,对测试数据进行统计分析,选出合适的型号的治理设备,同时计算该设备选择的节能性。

3测试数据及分析

(1)测试说明

本次测试主要针对广东某地铁站低压配电室的1#和2#变压器进行了测试。系统中负载主要为照明、空调、泵机类、电梯、信号电源、UPS等设备,开关电源的启动瞬间形成电流冲击,和其它设备在运行过程中会对系统产生谐波电流污染。该系统中各变压器的负荷性质决定了在其运行的过程中会产生谐波电流并汇入配电网中对配电系统造成一定的谐波污染问题,系统中存在的节能照明在运行过程中产生3次谐波电流,3次谐波电流为零序谐波电流,三相矢量角度一致,存在N线上谐波电流的叠加情况,N相电流是相线的3倍,本次测试主要是针对这些问题进行的。根据工程实践经验,谐波电流会导致系统的运行威胁同时还会造成电缆的额外发热并加速电缆的绝缘老化导致不安全因素的出现,严重时会影响甚至是中断生产工作的进行。

(2)测试方法

在现场工作人员的配合下对共计2台变压器(1#变压器和2#变压器)进行了详细的电能质量测试,本次方案的目标是完全消灭系统中谐波电流污染的问题尤其是3N次谐波电流叠加导致N线电流增加问题,同时N线电流增加容易导致电气火灾的发生,因此在整个用电系统中对于电流数据的采集较为重要。在方案制定时将会根据测试值对现场治理设备进行设计选型,保证系统中谐波电流的滤除。测试时每个测试点均进行了24小时的监测能够明确整个周期内的典型电能质量状况。

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