船舶电网谐波优化治理设计.pdf

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1、第４３卷第４期船海工程Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．４２０１４年８月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡｕｇ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１４．０４．０３９船舶电网谐波优化治理设计冯木易（浙江欣亚磁电发展有限公司，浙江舟山３１６１１１）摘要：针对很多船舶开始使用变频设备，电网的谐波已经超出船级社规定范围的问题，根据谐波计算结果，对超标的谐波进行优化计算，以选择恰当的滤波器容量，既满足规范要求，又让治理成本投入最低。关键词：变频设备；非线性负载；谐波计算；船级社规范；有源电力滤波器；优化治理中图分类号：Ｕ６６５．１文献标志码：Ａ文章编号：１６７１

2、-７９５３（２０１４）０４-０１５３-０３船舶用电设备容量选择的设计计算过程比较误差、影响继电保护、干扰通讯导航电子设备等。复杂，涉及较多安全系数的选择，通常根据经验在２船舶电网谐波的计算一定范围内选用；同时为了满足最大工况还必需留一定余量，结果会使所选设备容量偏大，出现采用傅里叶级数对非正弦波连续时间周期函“大马拉小车”现象，既不环保，又浪费严重。现数进行分析是谐波分析计算的最基本方法。在由于变频设备日趋成熟稳定，而且价格也在不谐波计算可以通过软件来实现，把发电机、变断下降，因此，目前船上电动机在需要调速的情况压器、变频器、电缆等参数输入后，软件就能自动下，大多数选用变频器来控制

3、。变频器使用后的计算出各次谐波数值。谐波计算软件有：美国的优点是：使泵转速下降，出口压力降低，减少了机ＥＴＡＰ、ＥＤＳＡ、丹佛斯ＭＣＴ３１等。械磨损，降低了维修工作量，延长了设备的使用寿谐波计算也可根据各个谐波源的每次谐波电命。变频器的缺点也是众所周知的，谐波含量比流值，通过ＧＢ／Ｔ１４５４９的谐波基本计算公式来进较严重。而船舶电网与陆地电网相比，船舶电网行计算，或者通过ＩＥＣ６１０００的谐波计算公式来进容量太小，更容量受到谐波的影响，在大量使用变行计算。多个谐波源可以按如下公式进行依次叠频设备及一些非线性负载后，谐波含量就会超出加计算。船级社规范所要求的范围，需要对谐波进行有效I

4、＝I２＋I２＋２IIｃｏｓθ（１）hh１h２h１h２h［１-５］合理的治理。３滤波器容量计算及选型１船舶电网谐波的产生及危害以广船国际ＧＳＩ的一艘５００００ｔ成品油船为谐波主要由非线性负载所产生。船上发电机例介绍如何选择恰当的滤波器容量。该船配置有和变压器因为自身的因素，会产生很微小的谐波，３台柴油发电机组，发电机组参数为：ＡＣ４５０Ｖ，这些谐波对电网的影响可以忽略。大量使用６脉６０Ｈｚ，９１０ｋＷ，１４５９Ａ，Xｄ″１０．３％；配有６台变频整流变频器后，产生很大的５次、７次、１１次、１３器，每台变频器参数为：ＡＣ４５０Ｖ，６０Ｈｚ，２１０ｋＷ，次等谐波电流，使得船舶电网的谐波含量

5、变大，可６脉整流，带输入电抗器。通过谐波计算软件得能会超过允许范围。出谐波结果见表１。谐波的危害：损耗增加、温升增高、使用寿命缩表1谐波计算结果短、加速绝缘老化、产生噪声、产生谐振、产生测量谐波次数h／次计算项５７１１１３１７１９收稿日期：２０１４－０２－２７各次电压谐波（ＨＲＵh）／％８．２５．７２．５２１．６１．１总电压谐波（ＴＨＤＵ）／％１１．０３修回日期：２０１４－０３－０３需要补偿ＡＰＦ容量／Ａ５２１．６０第一作者简介：冯木易（１９７３－），男，学士，工程师研究方向：电气自动化根据船级社规范要求，船舶电网的总电压谐E-mail：ｆｅｎｇｍｕｙｉ＠ｘｙ-ｃｄ．ｃｏｍ波畸变不

6、能超过８％，单次电压谐波畸变不能超１５３第４期船海工程第４３卷过５％。由表１可见单次电压谐波畸变和总电压＝３４６．３A谐波畸变都超过了船级社规范要求，５次为如果需要把５次和７次谐波含量降到５％以８．１８％，７次为５．７％，都超过了５％，总电压谐波下，总的电压谐波畸变降到８％以下，则应对超标畸变为１１．０３％，也超过了规范要求的８％。的５次和７次谐波进行治理；经过多次优化组合，由于船舶对电网质量要求高，船舶设备的可决定治理后的５次谐波含量为４．５％，７次谐波含靠性尤为重要。无源电力滤波器虽然具有结构简量为４．５％，其它次数谐波含量不变。由此计算单、造价低廉等优点，但无源滤波器的滤波效

7、果并治理后的总电压谐波畸变如下。不理想，设计不良的无源滤波器还可能产生谐振，总电压谐波畸变为在滤除某些频率谐波的同时导致另外一些频率的２２２２２THD′U＝THDU＋HRU５′＋HRU７′－HRU５－HRU７谐波被放大，使电容器过载，甚至损坏。由于各种２２２２２THDU′＝１１．０３％＋４．５％＋４．５％－８．１８％－５．７％因素的制约，采用无源滤波器后，谐波水平仍达不＝７．９２％＜８％到相关标准要求。因此本船决定采用有源电力滤５次谐波治理比例为波器（ａｃｔｉｖｅｐｏ