1、对于3次谐波电流可以采取哪些办法控制?
答:由于3次谐波的危害很大,人们想了很多办法来控制它。目前常用的方法如表5-1所示:
表5-1:控制谐波电流的方法
方法 | 安装方式 | 优点 | 缺点 |
有源滤波器 | 并联 | 能够滤除各次谐波电流 | 仅对安装位置上游的线路有效果
价格较高 要解决3次谐波电流导致的所有问题,需要在下游配电箱处安装 |
单相滤波器 | 串联在设备的电源输入端 | 能够解决3次谐波导致的各种问题 | 仅能安装在单相整流设备的电源输入端 |
零线谐波阻断器 | 串联安装在零线上 | 能解决安装位置下游的所有谐波电流问题 | 电压畸变较大,负载对电压畸变率的要求较高时慎用 |
曲折变压器 | 并联安装 | 能够解决3次谐波导致的各种问题 | 体积大,损耗大,制作精度要求高,设计难度大 |
综合各方面的因素,我们推荐有源滤波器和零线谐波电流阻断器两种方法。
对于普通的场合,我们推荐零线谐波电流阻断器的方法。这种方法实施简单,性价比高。
2、为什么传统的陷波电路型滤波器不适用于现代建筑中的3次谐波电流控制?
答:因为传统的陷波电路型滤波器会产生较大的容性无功功率,而单相整流电路并不需要这些容性无功功率。
传统的3次谐波滤波电路如图6-1所示,它对3次谐波电流形成很低的阻抗,从而防止3次谐波电流进入配电系统,对配电系统起到保护作用。
图6-1 陷波电路型的3次谐波滤波器
但是这种电路中的电容较大,会发出较大的容性无功功率。过去,人们很欢迎这种电路,因为过去的负荷大部分是感性负荷,他们需要补偿容性无功。而这种电路在滤波的同时能够补偿容性无功。但是现在,这是一个缺点,因为过大的容性无功会导致系统不稳定。
3、什么是有源滤波器?
答:顾名思义,有源滤波器本身就是一个谐波源。有源滤波器并联安装在线路上,向供电线路上注入与谐波源产生的谐波电流大小相当,但是相位相反的谐波电流,使两者相互抵消,如图7-1所示。
图7-1 有源谐波滤波器的原理
读者需要注意的是:有源滤波器仅能够保证安装位置上游的谐波电流达到预定控制目标,对于下游的谐波电流没有任何控制效果。
4、怎样正确使用有源滤波器控制建筑物中的3次谐波电流?
答:要正确使用有源滤波器解决3次谐波电流导致的各种问题,必须牢记有源滤波器“仅能控制上游线路的谐波电流”这个特性。
掌握了这个特性,就能够根据要达到的目标确定有源滤波器的安装位置了。请读者记住下面的原则:
有源滤波器要安装在有故障现象的线路的下游。
为了读者便于理解上面的描述,一些典型的安装位置列于图8-1中,各个安装位置的效果如表8-1所示。
请读者思考一下:在图8-1所示的安装位置中,都不能解决分配电柜跳闸的问题。要解决分配电柜跳闸的问题,应该将有源滤波器安装在哪里?
图8-1 有源滤波器的安装位置
表8-1
5、什么是NBF零线谐波电流阻断器?
答:NBF零线谐波电流阻断器是专门为了解决现代建筑物中的3次谐波电流导致的各种问题而开发的新型设备,它串连安装在零线上,如图9-1所示。
图9-1 NBF在线路中的连接方法
NBF对3次谐波电流呈现很高的阻抗,而对基波电流的阻抗很小,它的阻抗特性如图9-2所示。
由于它对三次谐波电流呈现很高的阻抗,因此,如果将它串连在零线上,就会大大减小3次谐波电流。
由于3次谐波电流是在相线与零线之间形成的回路中流动,因此,当在零线上串入一个高阻抗时,也就同时减小了相线上的3次谐波电流。
读者需要注意的是:
NBF零线谐波电流阻断器与有源滤波器的作用范围完全不同。有源滤波器仅能够保证安装位置上游的谐波电流达到预定控制目标。而NBF能够减小其安装位置的下游线路上的谐波电流。
图9-2 零线谐波电流阻断器的阻抗特性
6、怎样使用NBF零线谐波电流阻断器解决3次谐波电流导致的问题?
答:要正确使用NBF解决3次谐波电流导致的各种问题,必须牢记NBF“能够控制安装位置下游线路上的谐波电流”这个特性。
为了使读者掌握NBF的使用方法,我们仿照有源滤波器的情况,对典型安装位置及其控制效果进行分析,请读者感悟其中的规律。
一些典型的安装位置列于图10-1中,各个安装位置的效果如表所示。图中仅表示安装的位置,实际安装方式参考图9-1。
图10-1 NBF的安装位置
表10-1
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