淺聊供配電工程設(shè)計(jì)中充電樁的諧波治理
瀏覽次數(shù):675更新時(shí)間:2024-08-06
摘要:隨著電動汽車的普及,充電樁在供配電工程中的應(yīng)用日益廣泛。然而,充電樁的大量接入給電網(wǎng)帶來了諧波問題,嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的電能質(zhì)量和安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文深入探討了充電樁產(chǎn)生諧波的原因和特點(diǎn),詳細(xì)分析了諧波對供配電系統(tǒng)的危害,并提出了一系列有效的諧波治理措施,為供配電工程設(shè)計(jì)中充電樁的諧波治理提供了有益的參考。
一、引言
在全球能源轉(zhuǎn)型和環(huán)保要求的推動下,電動汽車作為一種綠色出行方式得到了迅猛發(fā)展。充電樁作為電動汽車的能源補(bǔ)給設(shè)施,其數(shù)量也在快速增長。然而,充電樁在工作過程中會產(chǎn)生大量的諧波電流,給供配電系統(tǒng)帶來了諸多不利影響。因此,研究供配電工程設(shè)計(jì)中充電樁的諧波治理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、充電樁產(chǎn)生諧波的原因及特點(diǎn)
(一)原因
-
電力電子器件的使用
充電樁內(nèi)部的整流器、逆變器等電力電子設(shè)備在工作時(shí)會產(chǎn)生非正弦電流,從而導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生。
-
充電過程的非線性特性
充電樁的充電功率會根據(jù)電池狀態(tài)和充電需求不斷變化,這種非線性的充電過程也是諧波產(chǎn)生的重要原因。
(二)特點(diǎn)
-
諧波次數(shù)較高
充電樁產(chǎn)生的諧波主要集中在 3 次、5 次、7 次等高次諧波。
-
諧波含量不穩(wěn)定
由于充電需求的隨機(jī)性和不確定性,充電樁產(chǎn)生的諧波含量會隨時(shí)間變化而不穩(wěn)定。
三、諧波對供配電系統(tǒng)的危害
3.1增加線路損耗
諧波電流在電網(wǎng)中流動時(shí),會使線路的電阻增大,從而導(dǎo)致線路損耗增加,降低電網(wǎng)的輸電效率。
3.2影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行
諧波會使變壓器、電動機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生額外的損耗和發(fā)熱,縮短設(shè)備的使用壽命,甚至可能導(dǎo)致設(shè)備故障。
3.3引起繼電保護(hù)裝置誤動作
諧波會使繼電保護(hù)裝置的測量誤差增大,可能導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動作,影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.4降低電能質(zhì)量
諧波會導(dǎo)致電壓波形畸變,使電壓波動和閃變增加,影響電能質(zhì)量,給用戶帶來不良影響。
四、充電樁諧波治理措施
4.1無源濾波器
無源濾波器是由電感、電容和電阻組成的諧振電路,通過對特定諧波頻率形成低阻抗通路,實(shí)現(xiàn)對諧波的吸收和抑制。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低,但存在濾波效果受系統(tǒng)阻抗影響較大、容易發(fā)生諧振等缺點(diǎn)。
例如,某充電站采用了無源濾波器進(jìn)行諧波治理,在一定程度上降低了諧波含量,但由于系統(tǒng)阻抗的變化,濾波效果有時(shí)不夠理想。
4.2有源濾波器
有源濾波器通過實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)中的諧波電流,并產(chǎn)生與之大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流,從而實(shí)現(xiàn)對諧波的動態(tài)補(bǔ)償。其優(yōu)點(diǎn)是濾波效果好、適應(yīng)性強(qiáng),但成本較高。
比如,某大型商業(yè)停車場的充電樁系統(tǒng)采用了有源濾波器,有效地解決了諧波問題,提高了電能質(zhì)量。
4.3混合型濾波器
混合型濾波器結(jié)合了無源濾波器和有源濾波器的優(yōu)點(diǎn),既能降低成本,又能提高濾波效果。
以某工業(yè)園區(qū)的充電樁項(xiàng)目為例,采用混合型濾波器后,諧波得到了有效治理,同時(shí)降低了投資成本。
4.4優(yōu)化充電樁設(shè)計(jì)
從源頭減少諧波的產(chǎn)生,如采用多電平變換技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)等。
4.5合理規(guī)劃充電樁布局
通過合理分布充電樁,減少諧波的集中注入,降低對電網(wǎng)的影響。
五、供配電工程設(shè)計(jì)中充電樁諧波治理的注意事項(xiàng)
5.1諧波測量與分析
在進(jìn)行諧波治理前,需要對充電樁產(chǎn)生的諧波進(jìn)行準(zhǔn)確測量和詳細(xì)分析,為治理方案的制定提供依據(jù)。
5.2治理設(shè)備的選型
根據(jù)諧波的特點(diǎn)、電網(wǎng)的參數(shù)以及治理要求,合理選擇諧波治理設(shè)備的類型和容量。
5.3與其他設(shè)備的協(xié)調(diào)配合
諧波治理設(shè)備應(yīng)與供配電系統(tǒng)中的其他設(shè)備(如變壓器、電容器等)協(xié)調(diào)配合,避免相互影響。
5.4運(yùn)行維護(hù)
定期對諧波治理設(shè)備進(jìn)行檢測和維護(hù),確保其正常運(yùn)行,保證治理效果的持續(xù)性。
六、安科瑞諧波治理產(chǎn)品選型
6.1功能介紹
ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。
ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流,經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流,并注入電力系統(tǒng)中,從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。
6.2產(chǎn)品選型
6.3技術(shù)參數(shù)
七、總結(jié)
綜上所述,在非線性負(fù)載投入使用的比重逐步上升后,諧波已經(jīng)在充電樁配電工程中產(chǎn)生較大影響,充電樁配電工程的電能質(zhì)量及諧波治理問題逐漸重視起來。有源電力濾波器的投入使用,便是解決諧波治理問題的重要開端,隨著科技水平的不斷進(jìn)步,治理電網(wǎng)諧波必定會更加迅速,更加達(dá)到效果。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 梁國燦.供配電工程設(shè)計(jì)中充電樁的諧波治理[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2020
[2] 王晗,洪建軍等.工廠供配電系統(tǒng)中電氣火災(zāi)研究與防范要點(diǎn)[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2018
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.6版
[4] 安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測與治理選型手冊.2019.11版