電力電網(wǎng)的低頻騷擾抗擾度試驗裝置的設(shè)計

阿力木·艾山　阿曼古麗·玉斯英

作者簡介：阿力木·艾山（1965.08-），新疆烏魯木齊人，國網(wǎng)新疆電力公司培訓中心高級培訓師，1990年7月畢業(yè)于新疆工學院電氣工程系電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，獲得工學學士學位。

摘要：中諧波電流試驗實施的過程中，為滿足實驗要求，研制出一種新型低頻騷擾抗擾度實驗裝置。這種設(shè)備在應(yīng)用的過程中，基于可編程電源技術(shù)，利用調(diào)壓器以及降生壓變壓器進行中諧波電流試驗的電流控制。在試驗實施的過程中會產(chǎn)生較大的實驗電流、精度會比較高，波形調(diào)整方便，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進行傳導。經(jīng)過系統(tǒng)的分析就能夠促使設(shè)備具備相應(yīng)的要求。本文就電力電網(wǎng)的低頻騷擾抗擾度實驗裝置的設(shè)計進行分析。

關(guān)鍵詞：諧波電流；低頻騷擾抗擾度；實驗

引言

在工業(yè)化技術(shù)發(fā)展的過程中，大量非線性工業(yè)負載以及電子設(shè)備被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中。但是在此過程中店里電網(wǎng)的磁污染現(xiàn)象較為嚴重，磁污染一旦產(chǎn)生就會引起諧波電流、電壓波動、電壓閃變、三相電壓不平衡、電壓畸變等電源質(zhì)量問題。這種問題一旦出現(xiàn)將會給電力電網(wǎng)的其他設(shè)備運行造成嚴重的影響。因而，在此種情況下不僅要減少對電力電網(wǎng)的騷擾，還應(yīng)當增強各種店里電網(wǎng)的騷抗能力。在工業(yè)生產(chǎn)中，電氣控制設(shè)備對電網(wǎng)安全具有重要的影響。我國在此方面也已經(jīng)制定了電氣設(shè)備抗擾性能的強制標準。在標準中就對電氣設(shè)備諧波電流、電壓波動瞬變等抗擾度進行了明確的規(guī)定。但是我國目前還沒形成成熟的諧波電流合成技術(shù)。

1.國家標準 GB14048.2 要求

在生產(chǎn)的過程中，產(chǎn)生的諧波實驗電流波形需要按照國家情形標準GB 14048.2《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分：斷路器》附錄F中 F.4.1.2條款內(nèi)方案A的要求設(shè)計，相關(guān)的數(shù)據(jù)參照表1。

表1實驗電流方案

諧波次數(shù)諧波電流大小峰值系數(shù)

3次諧波基波分量的72%≤3次諧波≤基波分量的88%2.0±0.2

5次諧波基波分量的45%≤5次諧波≤基波分量的55%1.9±0.2

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，通常都會分為幾個部分的設(shè)計。分成不同部分進行設(shè)計，有助于設(shè)計效果的體現(xiàn)。

2.1總體結(jié)構(gòu)

低頻騷擾抗擾度實驗裝置設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖1所示。電壓電源能夠為整個實驗系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠地電力[1]。而可編程電源提供按照穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，調(diào)壓器以及降壓升流隔離變壓器可編程電源的高電壓的諧波波形輸出轉(zhuǎn)換為大電流的諧波波形輸出，為低壓斷路器檢測提供所需的大電流諧波源，負載為 EUT（低壓斷路器）提供所需的試驗測試電流要求，在整個結(jié)構(gòu)中加入監(jiān)測與分析設(shè)備，確保檢測的準確可靠。

圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

2.2可編程電源模塊

在設(shè)計的過程中可編程電源模塊的設(shè)計應(yīng)用3臺型號完全一致，采用并聯(lián)方式連接在一起電容量為2KVA的可編程電源組成。在電源上通過GBIP的通訊口與上位機進行連接。在此次實驗實施的過程中，可以利用特定的電源控制軟件控制可編程電源的諧波波形輸出。與此同時，在可編程電源產(chǎn)生的諧波電壓值方面，可將值確定在0-400V，電源的電容量可以達到最大的6KVA[2]。當然，在與之電源輸出電壓的過程中，可見電壓預設(shè)值在220V，這樣可編程電源輸出的最大電流就會控制在30A左右。

2.3調(diào)壓器及降壓升流隔離變壓器變換模塊

調(diào)壓器及降壓升流隔離變壓器變換模塊在實驗設(shè)計中的主要作用就是將可編程輸出的諧波電流轉(zhuǎn)換為需要的電壓3VAC，這樣輸出的諧波電流最大數(shù)值就是2000A。在變換模塊輸出端的過程中，采用柔性電流鉗以及示波器將其作為諧波電流波形監(jiān)視測量工具。從監(jiān)測設(shè)備就可以看出，諧波電流的波形主要3次與5次諧波。應(yīng)用50Hz電磁式電流互感器能夠?qū)δK輸出的電流進行測量。這樣在測量過程中產(chǎn)生誤差的時候，使用柔性電流鉗，促使波形達到3次與5次的波形分量頻率測量要求。

3. 結(jié)果分析

在設(shè)計的過程中將多種因素考慮在內(nèi)，能夠到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果。這對應(yīng)用于工業(yè)中具有重要的影響。

3.1可編程電源參數(shù)設(shè)定

為了驗證實驗中設(shè)計的低頻騷擾抗擾度實驗裝置，在此次操作的過程中應(yīng)用智能萬能式型低壓短路器作為實驗驗證的對象。將這種應(yīng)用與低壓短路器脫扣器的抗擾度能力。在此實驗結(jié)果驗證的過程中，將可編程參數(shù)設(shè)定值在以下的范圍。3 次諧波試驗可編程電源參數(shù)：基波：60%，3次諧波：100%，相位：200°；5次諧波試驗可編程電源參數(shù)：基波：50%，5次諧波：85%，相位：180°。即使可編程電源的輸出能夠符合相應(yīng)的標準規(guī)定要求，但是在可編程電源輸出后模塊負載為感性負載。這樣就會導致輸出的諧波電流波形將會便宜可編程可編程電源輸出的諧波電流波形。在此種情況下，需要經(jīng)過反復的調(diào)整可編程電源輸出諧波電壓波形參數(shù)，使得通過感性負載后輸出的諧波電流波形符合國家的標準要求。在實驗設(shè)計的過程中，諧波電流的大小通常都可以由變壓器進行控制[3]。調(diào)節(jié)變壓器調(diào)節(jié)可編程輸出端的電壓，促使降生流變換模塊的輸出端電流隨著調(diào)壓變壓器電壓調(diào)節(jié)的變化而變化。

3.2諧波實驗電流輸出結(jié)果分析

在基波和三次諧波、五次諧波電流輸出的過程中，可以通過調(diào)壓器進行控制。相關(guān)的數(shù)據(jù)如表2所示。在調(diào)壓器調(diào)壓的古某恒智那個，可以對檳城電源諧波電壓波形輸出改變，但是這種改變也僅僅是輸出諧波電流大小的改變，基波分量與峰值等相關(guān)參數(shù)并沒有發(fā)生變化。

表2電流波形參數(shù)

電流基波電流諧波電流諧波電流站基波電流分量電流峰值電流有效值峰值系數(shù)

106580558873.0484011712.1

101183139547.5423010112.0

4.結(jié)語

筆者主要是利用可編程電源研究合成所要求的復合波，并通過變壓器將可編程輸出諧波電流放大到標準檢測所要求的諧波電流，從而很好的解決了諧波電流合成技術(shù)的難題。在工業(yè)生產(chǎn)的過程鎮(zhèn)南關(guān)，采用這種方法能夠顯現(xiàn)出多種優(yōu)點，有助于店里淡忘低頻騷抗擾度實驗裝置的應(yīng)用。（作者單位：國網(wǎng)新疆電力公司培訓中心）

參考文獻：

[1]錢振寧.家用電器、電動工具和類似器具的抗擾度試驗標準概述（一）[J].家用電器科技，2014，12（10）：89-90.

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[3]邵振威，李明，朱中文.射頻場感應(yīng)的傳導騷擾抗擾度試驗電磁環(huán)境探討[J].電子質(zhì)量，2014，14（13）：87-88.