高校电能质量监测与治理系统解决方案
- 来源:
- 安科瑞电子商务（上海）有限公司
- 日期:
- 2023年6月13日
陈伟 安科瑞电气股份有限公司
安全科学用电是保障高校教学科研及办公的基础条件，随着现代化教学、电子图书馆等教学手段的不断引入，智能给排水、变频空调、电梯传送系统等配套设施以及电子镇流的照明灯具设备等大量非线性电力电子设备涌现，很多高等院校和科研院校的实验室做科研项目时，会应用到很多高新仪器、仪器，导致整个高校的供配电系统出现谐波污染、无功功率、三相不平衡等电能质量问题，并对配电系统的电能质量产生巨大的影响和危害。通过对谐波进行治理，可有效提高配电系统运行的稳定性。延长教学配套设备及电力设备的使用寿命，降低故障率，减少配电系统安全隐患，节约能源。
?图书馆及学术报告多功能厅作为重要的科研、学术会议和文化交流场所，涉及大量各种舞台灯光、舞台音响、舞台升降设备以及LED显示屏电子信息用电设备和调光器、LED荧光灯等，设备运行所要求的高安全性和准确性对电能的使用提出更高的要求。这些非线性负荷大量使用带来严重的电力污染，谐波带来电力系统的不稳定，对电气设备产生危害。普通照明大量采用LED灯具，导致照明配电干线电流波形有畸变，产生的谐波电流主要为3N次谐波为主，对N线的影响较大。多功能厅舞台灯光谐波主要是由晶闸管调光器引起，每个调光器实质是一个单相交流调压器，调光器输出电压波形除含有50Hz的基波成分外，还含频率为基波分量整数倍的高次谐波。这些高次谐波通过导线传导到其他负载，引起电源电压波形畸变，且以3、5、7次谐波为主。多功能厅舞台音响是一些专业电子信息设备，尤其是电声学系统、通信系统会产生大量3、5、7次谐波。多功能厅舞台升降设备产生大量的3、5、7次谐波电流，是主要的谐波源。
?高校供配电系统中的谐波源主要来自四个场所：综合教学办公楼（涉及电梯、变频空调、水泵、照明设施、计算机通信设备等）、图书馆及学术报告多功能厅（涉及大量各种舞台灯光、舞台音响、舞台升降设备以及LED显示屏电子信息用电设备和调光器、LED荧光灯等）、科研场所及实验室（涉及高新仪器、仪器测量设备、开关电源、整流/逆变器、UPS/EPS等谐波源)和体育馆及校史馆（涉及变频空调、风机通风设备和数量较多的LED荧光灯等），具有频谱宽、畸变率高、种类杂和数量多等特点。
??实验室作为重要的教学科研场所，由于高校的教学和科研要求，大量的敏感设备需要“干净”的电网环境以保障系统的正常运行。例如很多理工科高校的实验室包括自动化系的嵌入式系统实验室、工程物理系的加速器实验室、生物医学系的核磁共振谱仪实验室、材料系的烧结实验室，一般皆会涉及高新仪器、仪器测量设备、开关电源、整流/逆变器、UPS/EPS等，同时也是作为较大的谐波源。类似嵌入式系统实验室等存在大量开关电源负载的场所由于其负载的特点，会产生明显的3次、5次和7次谐波，需要特别注意3次谐波电流对中性线的影响。
??谐波电流使变压器的铜耗增加，谐波电流的存在，不仅会降低系统供电质量，增加变压器及系统损耗，还会影响系统功率因数，降低变压器的使用裕度和使用寿命。变压器一次侧绕组若为三角形联结，由于高校图书馆及学术报告多功能厅采用大量的LED灯和LED显示屏，其产生的大量3次谐波电流会在变压器一次侧所形成的一个闭合回路内流通，进而增加变压器本体的铜损和铁损，使变压器运行温度升高。
?电网谐波对无功补偿并联电容器的运行有较大影响，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，使电容器的运行电流变大，温升变高，引起过热而降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。叠加在电容器基波电压上的谐波电压，不仅使电容器运行电压的有效值变大，而且可能使峰值电压变大很多，使电容器在运行中发生局部放电不能熄灭，这是电容器损坏的一个主要原因。另外，无功补偿并联电容器对谐波电流还具有放大作用，电容器对谐波电流放大一般为2-3倍，谐振时可达20倍以上。
??高校用电负荷主要是照明、电梯、空调，这类负荷较轻电能质量比较好，往往产生大的谐波较少。但是在高校的实验楼有很多特殊的实验设备，含有一些非线性设备，会产生谐波，电能质量较差。会给电力系统带来严重的谐波污染，学校配电系统的电能质量问题很可能导致其他用电设备损坏、影响正常教学进度等不良影响，所以对学校行业的电能质量治理显得尤为重要。
??安科瑞电气提出的电能质量监测与治理系统解决方案可满足电力监控管理、运维与电能质量治理等方面的需求，致力于为高校提供一站式的整体解决方案，从产品、系统、服务等不同方面来满足高校的需要，为高校的整体运作创造价值。
??通过集中+就地（终端）整体电能质量治理模式，更大程度满足无功和谐波治理的要求，提高整个高校供配电系统的电能质量，降低无功及谐波对配电系统、变压器、输电线路及整个校园网络通信造成损害，以至于减少对教学活动的影响。
??高校建筑中良好的电能质量是保证正常教务教学工作的前提和基础，可通过电能质量在线监测装置对整个学校的低压供配电系统（10KV至0.4KV）进行电能质量在线监测，其中包含功率因数监测、谐波分析和记录、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体，能够满足学校整个供电系统电能质量监测的要求。由于高校建筑中一般会涉及到电梯、变频空调、大型水泵、照明设施及数量较多的计算机、投影仪和音频等网络通信设备，上述设备在运行过程中会产生各种谐波和无功需量，为减少谐波对电网侧的危害和影响，同时确保无功功率因数达到国标要求值，避免罚款
??随着现代化教学、电子图书馆等教学手段的不断引入和加深，大量的非线性电力电子设备涌现，在提升高校综合教学质量的同时，也给整个学校的供配电系统的电能质量带来了严峻的考验，特别是多功能报告厅和科研实验室等，负载设备多样，谐波产生和变化有很大的随机性和复杂性。通过对高校建筑供配电系统的电能质量进行研究，并结合系统平台提出合理的整体解决方案，对改善高校的供电质量，提高电网的安全和经济运行以及降低能耗，保障教学设备的性能，提高教学质量，保障师生安全均有重要意义。
安全科学用电是保障高校教学科研及办公的基础条件，随着现代化教学、电子图书馆等教学手段的不断引入，智能给排水、变频空调、电梯传送系统等配套设施以及电子镇流的照明灯具设备等大量非线性电力电子设备涌现，很多高等院校和科研院校的实验室做科研项目时，会应用到很多高新仪器、仪器，导致整个高校的供配电系统出现谐波污染、无功功率、三相不平衡等电能质量问题，并对配电系统的电能质量产生巨大的影响和危害。通过对谐波进行治理，可有效提高配电系统运行的稳定性。延长教学配套设备及电力设备的使用寿命，降低故障率，减少配电系统安全隐患，节约能源。
?图书馆及学术报告多功能厅作为重要的科研、学术会议和文化交流场所，涉及大量各种舞台灯光、舞台音响、舞台升降设备以及LED显示屏电子信息用电设备和调光器、LED荧光灯等，设备运行所要求的高安全性和准确性对电能的使用提出更高的要求。这些非线性负荷大量使用带来严重的电力污染，谐波带来电力系统的不稳定，对电气设备产生危害。普通照明大量采用LED灯具，导致照明配电干线电流波形有畸变，产生的谐波电流主要为3N次谐波为主，对N线的影响较大。多功能厅舞台灯光谐波主要是由晶闸管调光器引起，每个调光器实质是一个单相交流调压器，调光器输出电压波形除含有50Hz的基波成分外，还含频率为基波分量整数倍的高次谐波。这些高次谐波通过导线传导到其他负载，引起电源电压波形畸变，且以3、5、7次谐波为主。多功能厅舞台音响是一些专业电子信息设备，尤其是电声学系统、通信系统会产生大量3、5、7次谐波。多功能厅舞台升降设备产生大量的3、5、7次谐波电流，是主要的谐波源。
?高校供配电系统中的谐波源主要来自四个场所：综合教学办公楼（涉及电梯、变频空调、水泵、照明设施、计算机通信设备等）、图书馆及学术报告多功能厅（涉及大量各种舞台灯光、舞台音响、舞台升降设备以及LED显示屏电子信息用电设备和调光器、LED荧光灯等）、科研场所及实验室（涉及高新仪器、仪器测量设备、开关电源、整流/逆变器、UPS/EPS等谐波源)和体育馆及校史馆（涉及变频空调、风机通风设备和数量较多的LED荧光灯等），具有频谱宽、畸变率高、种类杂和数量多等特点。
??实验室作为重要的教学科研场所，由于高校的教学和科研要求，大量的敏感设备需要“干净”的电网环境以保障系统的正常运行。例如很多理工科高校的实验室包括自动化系的嵌入式系统实验室、工程物理系的加速器实验室、生物医学系的核磁共振谱仪实验室、材料系的烧结实验室，一般皆会涉及高新仪器、仪器测量设备、开关电源、整流/逆变器、UPS/EPS等，同时也是作为较大的谐波源。类似嵌入式系统实验室等存在大量开关电源负载的场所由于其负载的特点，会产生明显的3次、5次和7次谐波，需要特别注意3次谐波电流对中性线的影响。
??谐波电流使变压器的铜耗增加，谐波电流的存在，不仅会降低系统供电质量，增加变压器及系统损耗，还会影响系统功率因数，降低变压器的使用裕度和使用寿命。变压器一次侧绕组若为三角形联结，由于高校图书馆及学术报告多功能厅采用大量的LED灯和LED显示屏，其产生的大量3次谐波电流会在变压器一次侧所形成的一个闭合回路内流通，进而增加变压器本体的铜损和铁损，使变压器运行温度升高。
?电网谐波对无功补偿并联电容器的运行有较大影响，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，使电容器的运行电流变大，温升变高，引起过热而降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。叠加在电容器基波电压上的谐波电压，不仅使电容器运行电压的有效值变大，而且可能使峰值电压变大很多，使电容器在运行中发生局部放电不能熄灭，这是电容器损坏的一个主要原因。另外，无功补偿并联电容器对谐波电流还具有放大作用，电容器对谐波电流放大一般为2-3倍，谐振时可达20倍以上。
??高校用电负荷主要是照明、电梯、空调，这类负荷较轻电能质量比较好，往往产生大的谐波较少。但是在高校的实验楼有很多特殊的实验设备，含有一些非线性设备，会产生谐波，电能质量较差。会给电力系统带来严重的谐波污染，学校配电系统的电能质量问题很可能导致其他用电设备损坏、影响正常教学进度等不良影响，所以对学校行业的电能质量治理显得尤为重要。
??安科瑞电气提出的电能质量监测与治理系统解决方案可满足电力监控管理、运维与电能质量治理等方面的需求，致力于为高校提供一站式的整体解决方案，从产品、系统、服务等不同方面来满足高校的需要，为高校的整体运作创造价值。
??通过集中+就地（终端）整体电能质量治理模式，更大程度满足无功和谐波治理的要求，提高整个高校供配电系统的电能质量，降低无功及谐波对配电系统、变压器、输电线路及整个校园网络通信造成损害，以至于减少对教学活动的影响。
??高校建筑中良好的电能质量是保证正常教务教学工作的前提和基础，可通过电能质量在线监测装置对整个学校的低压供配电系统（10KV至0.4KV）进行电能质量在线监测，其中包含功率因数监测、谐波分析和记录、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体，能够满足学校整个供电系统电能质量监测的要求。由于高校建筑中一般会涉及到电梯、变频空调、大型水泵、照明设施及数量较多的计算机、投影仪和音频等网络通信设备，上述设备在运行过程中会产生各种谐波和无功需量，为减少谐波对电网侧的危害和影响，同时确保无功功率因数达到国标要求值，避免罚款
??随着现代化教学、电子图书馆等教学手段的不断引入和加深，大量的非线性电力电子设备涌现，在提升高校综合教学质量的同时，也给整个学校的供配电系统的电能质量带来了严峻的考验，特别是多功能报告厅和科研实验室等，负载设备多样，谐波产生和变化有很大的随机性和复杂性。通过对高校建筑供配电系统的电能质量进行研究，并结合系统平台提出合理的整体解决方案，对改善高校的供电质量，提高电网的安全和经济运行以及降低能耗，保障教学设备的性能，提高教学质量，保障师生安全均有重要意义。
