電動(dòng)汽車是綠色交通的一個(gè)方向,電動(dòng)汽車充電機(jī)(站)將像加油站一樣布滿大地,充電站是充電站主要負(fù)責(zé)源。
典型負(fù)載
照明設(shè)備:由于汽車充電站內(nèi)部使用大量的節(jié)能熒光燈具,因此會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流,熒光燈接成三相四線負(fù)載時(shí),中線上就會(huì)流過很大的三次諧波電流。
充電機(jī)(樁):由于充電機(jī)內(nèi)部用到了許多整流環(huán)節(jié),即充電機(jī)中采用了大量的三相整流裝置,這對(duì)于電網(wǎng)而言是一種大功率電力電子非線性負(fù)載,會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。諧波的存在,導(dǎo)致了充電站電力系統(tǒng)中的電壓和電流的波形嚴(yán)重畸變,大大惡化了供電質(zhì)量。
產(chǎn)生危害
諧波的危害具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1)變壓器
諧波電流和諧波電壓將增加變壓器銅損和鐵損,結(jié)果使變壓器溫度上升,影響絕緣能力,造成容量裕度減小。諧波還能產(chǎn)生共振及噪聲。
2)對(duì)電費(fèi)計(jì)量系統(tǒng)
系統(tǒng)有可能將諧波電流計(jì)為有功電流,造成用戶多支出電費(fèi),
3)計(jì)量?jī)x表
計(jì)量?jī)x表因?yàn)橹C波會(huì)造成感應(yīng)盤產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)矩,引起誤差,降低精度,甚至燒毀線圈。
4)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)
機(jī)械振動(dòng)會(huì)受到諧波電流和基波頻率磁場(chǎng)的影響,如果機(jī)械諧振頻率與電氣勵(lì)磁頻率重合,可發(fā)生共振進(jìn)而產(chǎn)生很高的機(jī)械應(yīng)力。
5)電子設(shè)備和繼電保護(hù)
導(dǎo)致電子式保護(hù)式低壓斷路器之固態(tài)跳脫裝置不正常跳閘。電網(wǎng)上一般的諧波很可能對(duì)由序分量過濾器組成啟動(dòng)元件的保護(hù)及自動(dòng)裝置產(chǎn)生干擾。較高的諧波可導(dǎo)致控制設(shè)備誤動(dòng)作進(jìn)而造成生產(chǎn)或運(yùn)行中斷。
治理方案
1、利用SVG實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償
提高充電站供電可靠性和電能質(zhì)量的傳統(tǒng)做法是加設(shè)晶閘管投切電容、晶閘管控制電抗器和磁控電抗器等無功補(bǔ)償設(shè)備,并采用LC濾波器減小諧波畸變的影響,與傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置相比,基于大功率電力電子技術(shù)的SVG擁有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì),SVG能夠跟蹤快速變化的負(fù)載進(jìn)行時(shí)刻動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,并具有無級(jí)調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì)。
SVG選型:SVG的補(bǔ)償容量一般按照變壓器容量的30%來選擇。
2、利用APF實(shí)現(xiàn)諧波治理
電動(dòng)汽車充電機(jī)(站)采用的大功率高頻充電機(jī),由三相橋式不可控整流電路對(duì)輸入三相交流電進(jìn)行整流,這對(duì)于電網(wǎng)而言是一種大功率電力電子非線性負(fù)載,會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。諧波的存在,導(dǎo)致了充電站電力系統(tǒng)中的電壓和電流的波形嚴(yán)重畸變,大大惡化了供電質(zhì)量。
針對(duì)充電站電網(wǎng)諧波現(xiàn)狀,治理諧波的最佳解決方案是采用有源濾波技術(shù),一般而言,有源濾波器(受控電流源)與一個(gè)產(chǎn)生諧波的負(fù)荷并聯(lián)連接,該受控電流源產(chǎn)生與負(fù)荷的諧波電流大小相同相位相反的補(bǔ)償電流,以此來消除負(fù)荷產(chǎn)生的諧波對(duì)配電網(wǎng)的影響。
APF選型:
有源濾波器的設(shè)計(jì)容量=運(yùn)行電流*電流畸變率
注:為了補(bǔ)償效果更佳,一般留有裕量,因此一般在計(jì)算容量乘以1.2作為最后的配置容量。
項(xiàng)目配置方案
設(shè)備名稱 | 安裝位置 | 治理方式 | 解決問題 |
靜止無功發(fā)生器SVG | 負(fù)載進(jìn)線斷路器下端 | 就地治理 | 提高功率因數(shù),穩(wěn)定系統(tǒng)電壓,降低線路損耗。 |
有源濾波器 | 負(fù)載進(jìn)線斷路器下端 | 就地治理 | 濾除諧波電流,提高供電系統(tǒng)可靠性。 |
小結(jié):本裝置投入使用后不僅可以保證配電系統(tǒng)的諧波電流下降幅度非常明顯而且可以提高現(xiàn)場(chǎng)的功率因數(shù),在容量足夠的情況下,現(xiàn)場(chǎng)的電流畸變率將會(huì)由23%下降至5%左右。