论变频器对电网运行质量的影响

论变频器对电网运行质量的影响

刘凯周涛

关键词：变频器；电网运行；运行质量；电网质量

引言

变频器在节能、进步产品质量、自动控制、增加设备使用寿命、环境舒适性等方面日益发挥着巨大作用,已广泛应用于电网运行系统,降低电机启动时造成的冲击载荷,达到软启动的目的,同时还能提高电网及电动机的效率,电容器、电动机、电网控制系统、初端及终端实际应用领域等等

1变频器概述

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成各种频率的交流电源,向电动机提供变频电源,以实现改变电机速度的设备。目前大部分高压变频器采用交直交功率单元多电平串联技术。高压电源直接连接高压变频器,通过功率单元模块串联输出0HZ～50HZ频率可变的电源,无需增压装置直接驱动高压电机。高压变频器具有对外接口,支持在线和远程控制。可以通过速度、压力、温度、流量等传感器检测可以实现闭环控制。与传统的调整方式相比,变频调速在调速范围、调速精度、动态响应、低速转矩、通信功能、智能控制、功率因素、节约电能、工作效率、使用方便等方面的优异性能,是其它的调速方式无法比拟的[1]。

2变频器对电网运行质量的影响

2.1变频器对电网造成污染，以谐波为主要体现

通常谐波对容量相对较大的电力系统影响不很明显,而对容量小的电力系统,产生的干扰不可忽视,它对公用电网是一种污染。以变频器为代表的电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源之一,其对电力系统中电能质量有着重要的影响。变频器运行时,由于种种原因会产生谐波,此谐波反馈到电网时,会对电网产生污染,影响附近电器的正常运行。目前,国内电力电子装置应用日益广泛,也使得电力电子装置成为最大的谐波源,其中就包括变频调速器。由于变频调速技术的不断扩大,谐波污染电力系统及四周设备的影响就日益严重,甚至造成其它电子设备不能正常工作,会危及电网安全经济运行,并影响电气设备的正常使用。高次谐波:变频器采用的电路结构是“整流器—电容/电感器—逆变器”,无论是整流器或是逆变器都具有非线性特性,所以它会产生高次谐波。对于供电线路来说,由于高次谐波的作用,恶化了电网质量指标,降低了电网的可靠性,增加了电网损失,缩短了电气设备的寿命。

2.2电网运行与变频器产生相互作用

电网运行会产生电压波动，电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的快速变动。供电系统电压瞬时波动的主要原因是:第一，电网受到雷击引起的电压瞬时变化。在每年夏季雷雨高发时,高压电网被雷击中,高压侧避雷器动作,向大地释放大量的雷击电流,引起电压突降。第二，挂网设备发生故障导致电压短时波动。当电网线路挂网用户发生故障(如发生相间短路)时,变电站保护装置动作,处于相同变电站的用户电压就会发生瞬时变化,通常会表现为电压瞬时降低。由于电网电压波动通常都是短时出现,以往电控维护人员在电压稳定之后通过手动对变频器进行复位,即可解决此类问题[2]。

3以变频器提高电网运行质量的相对策略

3.1彻底屏蔽相关干扰源

要想从根本上抑制一些不当的干扰效果,工作人员可以采用屏蔽干扰的措施。一般来说,整个变频器本身都会有专属的铁壳,这样能够起到初步的屏蔽效果,能够避免过多的电磁泄露问题、实际变频器运行过程中最好采用特定的钢管进行合理屏蔽措施,控制所输出的一些外部信号,还需要保证控制信号的长度,一般都会将其控制在20m内方可进行合理施工。此外还需要采用双屏蔽法,将主线路与分控制线路进行适当的分离。此外,应用电子敏感设备时也需要应用屏蔽双绞线的措施,可以适当的控制压力相关信号。相关信号线应用时不要与主电线路一起放置,这样会降低屏蔽的效果。保证屏蔽层接地的效果是做好屏蔽措施的重要基础。

3.2安装抑制器

很多变频元件是分布在变频器周围的,变频器产生谐波、噪声等会对周围元件产生影响,其本身动作也会受到误导。为解决这一现象,需要在其外部安装相应处理装置。抑制器的种类很多,对于非线性谐波,可在外围安装交流继电器,能够起到很好的消除谐波效果。对于电磁噪声,可在外部安装电涌二极管,最大限度地吸收电磁噪声。对于泄露电源,可在动力线和变频器上分别安装接地线,电源若出现泄露会立即通过地线流入地下,保证系统平稳运行[3]。

3.3降低电压波动的影响

首先，过电压。电源输入测的过电压主要是指电源侧的冲击过电压,如雷击引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等,主要特点是电压变化率和幅值都很大。比如：调整变频器参数。如果生产工艺中对电机降速时间没有要求,可以手动更改电机减速时间参数,在保证不引起超电压的前提条件下,避免出现负载减速太快情况。如果负载减速时间收到生产工艺流程的制约,为预防变频器在减速时间内出现过电压跳停,可降低变频器的频率值,通过降低频率控制降低设备运行速度。其次，欠电压。在正产工业生产中会防止电源失电造成控制系统跳闸加装UPS。同样可以通过在变频器前加装蓄电池,利用其零点切换功能在电网欠电压时对变频器进行供电。当电网电压一旦过低,UPS立即将利用电池内的电能向变频器供电,保证变频器继续正常工作,保护变频器内软、硬件不受损坏。保障正产的工业需要。

结语

变频器作为一种智能设备,整体结构比较复杂,任何一个元器件发生故障会使其不能正常工作,检修维护人员只有掌握变频装置的工作原理,了解其工作要求,熟悉变频器的结构和各部份的主要作用,在工作中不断总结经验,提高维护及检修水平,才能确保其能长期稳定运行,发挥其应有的性能。

参考文献

[1]张明达.论述通用变频器的电气干扰及抑制对策[J].电子技术与软件工程,2015(9):121-121.

[2]张雯婷.变频器电气干扰原因及预防探讨[J].硅谷,2014(08).

[3]矿用电机驱动变频器电磁兼容及其安全性关键技术研究[D].华北科技学院,2015.