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瞬变负荷对电力设备能耗的影响及消除

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发表于 2017-6-7 15:11:06 |显示全部楼层

随着社会的发展,电容器无功补偿变频技术、9中频炉、大型交直流转换设备、各季节能灯等u v通常短暂的尖峰瞬流只在电压和电流突升时f瞬变负荷是正弦交流电路中电流与电压的一种瞬态畸变,其主要的表现形式为浪涌尖峰谐波、间歇波等。

  目前我国绝大部分的电力设备制造企业都采用铁磁材料作为电机、变压器镇流器、继电器的核心部分,瞬变负荷在铁磁材料中的磁滞产生铁损和铜损,这些损失在设备总能耗中通常要占到15%~ 25%左右P-一有功功率;Q-一无功功率。

  新技术和新设备不断出现,这些设备通过电容耦合和电感感应将瞬流和谐波越来越多地送入并污染了电网清华大学的陈寿孙教授针对以上问题,提出了“畸变功率”的概念,并提出推导计算公式S2=P2+泛+D2;Q是同频不同相的电压电流相互作用引起的一种无功功率;D是“畸变功率”,一种由瞬流和谐波产生的无功功率。

  1瞬变负荷对设备能耗的影响分析由于铁磁材料的磁滞阻碍工作磁场穿透材料的铁心部分,瞬流方向的交替变化导致了用电设备产生铁磁涡流和铜损。在瞬流变化频率一般的环境中,用电设备电耗可加5%,在瞬流变化非常活跃的环境中,电耗可加2(%甚至更多。

  其变化才活跃在电力需求持续不变的情况下,每次瞬流产生的电耗占正常功率损失的百分比左0.0083% /欠,在实际电能使用中,由于大多数瞬流都含有中频频率,设功率损失为r:卫LC2由于电力设备阻抗是基于最小阻力损失设计的,R通常很小,在实际计算中一般可以忽略,因此它的功率损失近似公式为:卜大多数瞬流出现在设备电流突然中断时。在单相电力系统中,当电压或电流过零时,瞬流一般并不出现然而在三相电力系统中瞬流几乎无一例外地在两相上出现,主要原因是电压电流在相隔120的两相上不可能同时为零这种在三相系统中典型的瞬时浪涌电压如表1所示:表1三相系统中典型的瞬时浪涌电压值相别正弦波相位/(电压标么值2电流瞬变过程中电能量和场能量的转换由于1台电感设备的磁性能量Wm在突然中断的情况下,必须与存在设备中更迭交替的静电能量Wc互换(振荡),这两种能量表现为:是线电压(最大值)由于共振现象,电感能量和静电能量必须等量交换,因此使Wm电感能量和静电电量的振荡一直交换下去,直到完全消失在线路电阻R中。假如由公3用电设备铁心内部电能量损失带有铁心的用电设备的能量损失在的磁滞曲线图中表现出来Rc是阻力和集肤效应引起的铜损,Rh是由内部摩尔效应引起的磁损。Rm是由铁心内电流流过产生的涡流损失这种损失在总体能量损失WT中用公,Il是平均电流,那么EIl=Wl是瞬变负荷每小时损失的瓦特数。利用这个公式以及上面提到的各种值,根据有关测定得出瞬变功率对用电设备的铁磁损失参数,在公式(7)中对能量损失的表达如下:ab1一一瞬变磁感应强度量;-一系统主磁通量变化量;-一主磁场变化时间;-一瞬变负荷磁场变化时间;——磁场变化周期,在50Hz供电系统中是0.02s;-一每秒瞬流出现次数表3消除瞬流装置投入后抄表记录抄表时间段天数厌电能表计数字日均字数字4瞬变功率引起功率损耗的消除基于以上的损失分析可以明显看出,瞬变功率在电力设备中是典型的无用功,它的存在除了致设备温度升高外还会造成电压波形发生畸变,影响设备的正常运行,缩短设备的寿命在运行的电力设备中,瞬流的频率越高,瞬流造成的用电设备的损失也就越大通过对比研究,我们确定用降低用电设备瞬变功率来节约电能,实际上是利用硬件设备消除系统中的瞬变功率。目前采用的方法是在用电设备的电源端并联消除瞬流设备的硬件,通过硬件设备的接地装置将电网中的瞬流放入大地,减少瞬变功率在设备铁心和线圈中的消耗,起到节约电能的效果西方先进国家在20世纪80年代中期就投入大量资金进行了抑制电力系统瞬变功率硬件设备的开发研究,开发出了多种抑制电力系统瞬流的电子设备,并形成了多种系列,取得了明显的节电效果5节约电能的效果统计分析为了验证安装消除瞬流装置的用电设备的节电情况,我们选择了安装于某钢铁集团公司某车间的消除瞬流装置进行实验,同时采取措施保证在实验期间产量不出现大的波动,保持对比环境表2消除瞬流装置投入前抄表记录抄表时间段天数天电能表计数字日均字数字的同一性,并且将实验记录列于表2表3经统计分析可得,未安装消除瞬流装置在产量不变的情况下平均日均走字数是4.66个,安装消除瞬流装置后总抄表天数是127天,总电能表走字数是475.4;平均日走字数是3.74,安装消除瞬流装置后的节电率是19. 74%,节电效果非常明显。

  6结论鉴于以上对瞬变功率的分析,瞬变功率对电力设备电能消耗的影响非常大,采取消除瞬变负荷措施后节约电能的效果非常明显因此,在我国电力资源严重短缺的情况下采取消除瞬变功率进行节电的社会效益非常明显,应在政府的引导下向全社会推广。


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