优化电能质量对高频直缝焊管机组的工作影响
能源是人类社会赖以生存和发展的基础。电能作为能源的二次形式,具有简单、方便、可靠等特点,是现代社会运行的主要能源之一。充足、可靠的电力能源是经济高速发展、社会正常运行的基本前提。现代社会对电能的需求量日益增加,同时对电能质量的要求也越来越高。集成电路、计算机控制和电力电子技术的迅速发展确实给人们的生活带来了很大的便利,但同时,随着众多不同形式的电气及电力电子设备接入电网的运行,使得电网中的电能质量恶化程度也越来越严重,这样就给电网的安全和稳定运行带来了很大的负面影响,如供电的波动、冲击性变化会造成用户的设备出现断电、设备烧毁及减少寿命等弊端。因此,维持好一个稳定优质电能质量的电网系统对于国民工业生产的稳定进行有着极其重要的意义。由此,高频直缝焊管机组的电能质量问题越来越引起人们生活、工业生产和电力部门等多方面的关注,同时也是给电力专业的研究人员带来了很多新的研究课题。
一方面工业生产和电力部门中的电力电子设备应用增多,其中包括很多容量不断发展的非线性负荷、各类冲击性负荷等,它们使得电力系统中的谐波畸变、三相不平衡度和电压波动闪变等问题经常发生;另一方面随着工业控制系统和通信系统越来越多的复杂和精密电子计算机和设备控制器的应用,使得它们对电网的波动变化极其敏感,电网出现几个Ms的电压跌落或供电中断都会造成此类设备的非正常运行,给工业生产和国家带来巨大的经济损失以及持续高效的生产带来十分不利的影响。
这些电能质量现象使得电力用户对它们的认识不断提高,因此越来越多的用户为了满足高效的工农业生产需要以及设备的电能质量要求,向电力部门提出了提高供电质量的要求。同时,优化高频直缝焊管设备的电能质量也是用电用户自身需努力保证的,必须尽量减少设备的电网电能质量污染,如减少非线性负荷的使用和主动进行谐波等的电能监测和谐波治理等。
供电和用电双方共同保证高频直缝焊管生产线电网的优质电能,对电能质量的日益关注也是由很多方面决定的,分析其主要原因有以下几个方面:
①现代高频焊管机对电能质量的要求比传统设备更高,许多新的电器和装置都带有基于微处理器的控制器和功率电子器件,他们对各种电磁干扰都极为敏感。
②对电力系统运行总效率的重视程度不断加强,特别在用电设备方面表现突出,但这些设备的使用又会导致电网谐波污染(广义称为电气环境污染),致使供电电压干扰水平加重,对电力系统安全运行带来直接的或潜在的危害。
③电网的各个部分都是相互联系的,因此综合协调处理至关重要。任何一个局部的故障或事件都有可能造成大面积的影响,甚至是重大损失。这迫使供电部门在保证用户提供优质电能的同时,还需极力避免遭受用电设备产生的电力干扰,维护电网的安全运行。
在电焊机行业,焊接电源中最引人注目的是高频逆变焊接电源。高频逆变焊接电源体积小、重量轻、节能省材而且控制性能好,动态响应快,易于实现焊接过程的实时控制。但由于逆变焊接电源中部分非线性器件的使用,例如硅整流元件、大功率晶体管(GTR)、场效应管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等,导致逆变焊接电源对电网造成了严重的电能质量污染。
相对于整个电网来说,焊接电源在本质上就是一个大的整流电源,交流系统经过可控硅等整流设备整流后就会产生高次谐波,增加谐波损耗,降低功率因数。谐波污染和低功率因数问题日益严重,影响了供电的质量,已成为电力系统的一大公害。
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