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英博电气剧院电能质量治理解决方案

时间：2019-08-12 15:45来源：21Dianyuan

摘要：现阶段随着人们物质生活的不断提高，对精神素质生活的要求也不断提高，各地文化中心不断增加，而作为文化中心的核心项目剧场剧院也在普遍引入现代化的演艺辅助调控系统。

现阶段随着人们物质生活的不断提高，对精神素质生活的要求也不断提高，各地文化中心不断增加，而作为文化中心的核心项目剧场剧院也在普遍引入现代化的演艺辅助调控系统。剧场剧院应用的主要电气设备中，含有大量的舞台灯光调光设备及变频舞台机械设备等，这些负荷由于其整流逆变等工作特性，产生了大量的谐波污染，谐波污染会引起配电系统电压、电流波形畸变，使得配电系统电能质量下降。系统电能质量的低劣可能会影响到剧场其他精密设备的运行；干扰音响设备；导致控制系统失灵、紊乱；无故断电；加大电气火灾隐患度；影响通讯及转播信号等等，严重影响剧院舞台的正常工作、演出，存在巨大的安全隐患。
 
剧场主要的谐波源设备为可控硅调光设备，其产生的谐波以3次谐波为主；另外，舞台变频机械设备也是系统主要的谐波源，其产生的谐波以5、7次谐波为主；剧场配电系统谐波污染将增加输电、供电和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，降低设备的利用率和经济效益，并给剧场增加额外的电能损耗，严重时可能造成电气火灾，具有极大的安全隐患。
 
• 电力谐波对电力电容器的影响
电网谐波使电容器损耗功率增加，加速电力电容器老化，从而缩短电容器的使用寿命。在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。
 
• 电力谐波对变压器的影响 
谐波电流使变压器的铜耗增加，同时谐波电流的增加会使变压器局部严重过热，轻则缩短变压器的使用寿命，重则导致变压器烧毁。
 
• 对电力电缆的危害 
由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的答应通过电流减小，集肤效应增加，严重时可能引发电气火灾。
 
• 对供配电线路的危害
① 影响线路的稳定运行：继电保护易产生误动或拒动，从而严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 
② 影响电网的质量:剧场调光及照明设备等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较多，三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值等同甚至超过相线上的电流，从而造成中性线发热量过大，严重时可能引发电气火灾；另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。
 
• 对用电设备的危害
① 系统低压开关设备及漏电断路器可能因谐波产生误动作，无故停电，影响演出的正常进行。 
② 电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到弱电系统中，产生干扰，影响剧场消防、监控、音响、转播、控制等弱电控制系统的正常工作，存在极大的安全隐患。 
③ 谐波污染还会增加剧场照明设备的故障率，增加运营成本。 
④ 剧场配电系统谐波还可能会使剧场舞台机械设备控制失灵、故障率增加，造成演出损失。
 
由此可见，谐波治理是很有必要的，经过谐波保护装置对系统谐波污染的治理，可以大大降低系统中谐波含量，降低系统故障率，消除系统安全隐患，提高系统容量利用率，减少日常维护量，节约电能，主要体现在如下几个方面：
 
• 保持配电系统的供电可靠性和连续性,保障剧院活动及演出安全； 
• 降低因谐波导致的设备升温、老化，降容和损坏，提高设备的使用效率，释放系统容量，减少电气设备投资； 
• 消灭系统的一个安全隐患点，使安全防护升级； 
• 提高电能使用的功率因数； 
• 提升电能质量，节能减排，保护环境； 
• 减少由于电能质量问题带来的演出故障及影响，提升服务质量。

某文化中心剧院解决方案介绍
 
项目描述
某文化中心核心剧院配置的舞台灯光系统主要由可控硅调光系统等非线性负载组成，这些非线性负载在工作过程中产生了大量的谐波污染，这种谐波“污染”会对配电网络和用户产生严重的危害，构成了中心供配电系统运行的安全隐患；严重影响演播工艺质量，演播系统、音响系统可能遭受无故断电、受到电力干扰及交流噪音干扰等，严重影响演出及转播质量等；同时，大量无功谐波电流注入系统，占用了系统容量，增加了系统运行负担，在对系统造成危害的同时造成了电能的无谓浪费，严重降低了电力系统的电能质量，必需加以治理。
 
现场信息
治理对象：可控硅调光系统（调光控制机房）  
系统单线图：

 

系统电压为400V；电压畸变率MAX,THDu=2.5%；电流畸变率MAX,THDi=17.6%； 中性线电流MAX，In=234A  
目标：谐波电流，满足电流畸变率<=5%； 中性线电流降低至少2/3；
 
实际测试数据


技术方案（部分补偿）


 
备注：调光控制机房部分治理，有效抑制调光系统的谐波污染。由于系统采用一用一备轮换倒闸的双路供电，因此同样配置BLUEWAVE有源滤波器为1:1互备安装方式。

治理效果


总结
该系统中由于可控硅调光非线性负载的使用，产生大量的谐波电流，特别是由3次谐波引起的中性线电流过高，不仅严重影响了系统稳定性，给系统运行带来了巨大的安全隐患。当BLUEWAVE有源滤波器投入运行后后，有效的抑制了系统的谐波污染，电压电流波形畸变都明显得到改善，由原来的畸变波形变为趋于正弦波的标准波形，频谱谐波含量均大幅下降，含量已基本消除至极小。中性线电流由原来的234A降低为41A，极好的提升了系统电能质量，改善了系统工作电源的质量，为配电网络中的各个负载提供理想的电源支持，能显著提高用电设备工作可靠性，提高用电设备工作效率，释放系统容量冗余，消除系统安全隐患，让系统在配电安全方面迈上一个新的阶梯。该类应用同样适用于含有大量照明系统的体育场馆照明配电系统谐波治理。
 
关于英博电气
北京英博电气股份有限公司（简称“英博电气”）成立于2004年3月，是中外合资的高新技术企业。英博电气历经多年发展，已成为集电力技术研发、设备制造、工程服务为一体的科技型企业。 多年来，英博电气以“关注未来、领先一步”为企业理念，立足于前景广阔、技术创新度高的电力电子行业，向用户提供相关元器件、功能模块及成套装置等电能质量治理设备的同时，致力于为电力用户提供定制化的电能质量解决方案。通过提高电气设备的用电效率、降低电能损耗、保障用电安全、延长设备使用寿命，公司将竭尽所能让电力用户享有绿色安全的电能。如需进一步数据，请访问英博电气网站：www.in-power.net
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