浅聊供配电工程设计中充电桩的谐波治理
浏览次数：840更新时间：2024-08-06
摘要：随着电动汽车的普及，充电桩在供配电工程中的应用日益广泛。然而，充电桩的大量接入给电网带来了谐波问题，严重影响了电网的电能质量和安全稳定运行。本文深入探讨了充电桩产生谐波的原因和特点，详细分析了谐波对供配电系统的危害，并提出了一系列有效的谐波治理措施，为供配电工程设计中充电桩的谐波治理提供了有益的参考。
一、引言
在全球能源转型和环保要求的推动下，电动汽车作为一种绿色出行方式得到了迅猛发展。充电桩作为电动汽车的能源补给设施，其数量也在快速增长。然而，充电桩在工作过程中会产生大量的谐波电流，给供配电系统带来了诸多不利影响。因此，研究供配电工程设计中充电桩的谐波治理具有重要的现实意义。
二、充电桩产生谐波的原因及特点
（一）原因
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电力电子器件的使用
充电桩内部的整流器、逆变器等电力电子设备在工作时会产生非正弦电流，从而导致谐波的产生。
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充电过程的非线性特性
充电桩的充电功率会根据电池状态和充电需求不断变化，这种非线性的充电过程也是谐波产生的重要原因。
（二）特点
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谐波次数较高
充电桩产生的谐波主要集中在 3 次、5 次、7 次等高次谐波。
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谐波含量不稳定
由于充电需求的随机性和不确定性，充电桩产生的谐波含量会随时间变化而不稳定。
叁、谐波对供配电系统的危害
3.1增加线路损耗
谐波电流在电网中流动时，会使线路的电阻增大，从而导致线路损耗增加，降低电网的输电效率。
3.2影响电力设备的正常运行
谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗和发热，缩短设备的使用寿命，甚至可能导致设备故障。
3.3引起继电保护装置误动作
谐波会使继电保护装置的测量误差增大，可能导致保护装置误动作，影响电网的安全稳定运行。
3.4降低电能质量
谐波会导致电压波形畸变，使电压波动和闪变增加，影响电能质量，给用户带来不良影响。
四、充电桩谐波治理措施
4.1无源滤波器
无源滤波器是由电感、电容和电阻组成的谐振电路，通过对特定谐波频率形成低阻抗通路，实现对谐波的吸收和抑制。其优点是结构简单、成本低，但存在滤波效果受系统阻抗影响较大、容易发生谐振等缺点。
例如，某充电站采用了无源滤波器进行谐波治理，在一定程度上降低了谐波含量，但由于系统阻抗的变化，滤波效果有时不够理想。
4.2有源滤波器
有源滤波器通过实时检测电网中的谐波电流，并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流，从而实现对谐波的动态补偿。其优点是滤波效果好、适应性强，但成本较高。
比如，某大型商业停车场的充电桩系统采用了有源滤波器，有效地解决了谐波问题，提高了电能质量。
4.3混合型滤波器
混合型滤波器结合了无源滤波器和有源滤波器的优点，既能降低成本，又能提高滤波效果。
以某工业园区的充电桩项目为例，采用混合型滤波器后，谐波得到了有效治理，同时降低了投资成本。
4.4优化充电桩设计
从源头减少谐波的产生，如采用多电平变换技术、软开关技术等。
4.5合理规划充电桩布局
通过合理分布充电桩，减少谐波的集中注入，降低对电网的影响。
五、供配电工程设计中充电桩谐波治理的注意事项
5.1谐波测量与分析
在进行谐波治理前，需要对充电桩产生的谐波进行准确测量和详细分析，为治理方案的制定提供依据。
5.2治理设备的选型
根据谐波的特点、电网的参数以及治理要求，合理选择谐波治理设备的类型和容量。
5.3与其他设备的协调配合
谐波治理设备应与供配电系统中的其他设备（如变压器、电容器等）协调配合，避免相互影响。
5.4运行维护
定期对谐波治理设备进行检测和维护，确保其正常运行，保证治理效果的持续性。
六、安科瑞谐波治理产物选型
6.1功能介绍
础狈础笔贵系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。
础狈础笔贵系列有源电力滤波器通过颁罢采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
6.2产物选型
6.3技术参数
七、总结
综上所述，在非线性负载投入使用的比重逐步上升后，谐波已经在充电桩配电工程中产生较大影响，充电桩配电工程的电能质量及谐波治理问题逐渐重视起来。有源电力滤波器的投入使用，便是解决谐波治理问题的重要开端，随着科技水平的不断进步，治理电网谐波必定会更加迅速，更加达到效果。
【参考文献】
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[2] 王晗，洪建军等.工厂供配电系统中电气火灾研究与防范要点[J].电气技术与经济，2018
[3] 安科瑞公司微电网设计与应用手册.2020.6版
[4] 安科瑞电能质量监测与治理选型手册.2019.11版
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