北京领步—3次谐波电流滤波器的节电降耗

返回列表来源：领步电能质量发布时间：2016-05-18分享加入收藏关注：-

         LB3NBF是少有的具有显著节电效果的电能质量控制设备。虽然很多电能质量控制设备都号称能够节电，但是真正能够从电费中体现出来的并不多。一些电能质量控制设备安装上后，虽然电流明显降低，但是并没有明显减少电费支出。还有些设备，安装后连电流都没有明显减小，如果电流都没有减小，那么更谈不上节电了。 本文领步专家讲带大家一起，对LB3NBF 的节电效果进行分析。 

1、电费支出的构成 
         要讨论安装了某种设备是否可以节省电费，首先需要了解电力公司是如何收取电费的。 
         电力公司向企业收交的电费包括两部分，一部分是有功电费，另一部分是无功电费。有功电费就是电度表上显示出的读数。无功电费的收取方法通常是通过罚款的方式收取。也就是我们常说功率因数罚款。当功率因数低于某个数值时，电力公司会收取额外的无功电费。 
         需要注意的是，目前电力公司仅关注相移功率因数，而不关注真功率因数。相移功率因数就是由于电压、电流之间存在相位差（?）而导致的功率因数，也就是我们常说的 COS ?。实际上，谐波电流也会降低功率因数。这两部分功率因数都考虑的综合结果就是真功率因数。目前电力公司收取的功率因数罚款仅是相移功率因数部分的罚款。 

2、如何节省电费支出 
         了解了电费的构成以后，我们可以知道，要节省电费，一个是减小有功功率，另一个是提高相移功率因数。 

2.1 节省电能的极限 
         本节讨论在一个系统中，我们究竟可以节省多少电能，更主要的是介绍一种分析节能效益的方法。使读者能够判断市场的一些节电产品的真伪。 
         首先，我们需要树立一个观念，这就是：只有被浪费掉的电能才能够被节省，真正用来作功的能量是无法节省的。 这是一个通用的概念，不仅适合于节电。例如，汽车要节省燃油，只能通过司机改正不良的驾驶习惯来节省，例如少刹车，少急加速，而不能通过少运货物来节省。 
         我们可以采用不同的技术手段来实现节电，但是我们能够获得的Z大节电效益就是我们浪费掉的那部分。例如，如果一个系统浪费的电能在 1~4%的范围，那么这个范围就是节电的Z大潜能。任何节电方法号称能够超过这个范围都是不符合科学的。 需要注意的是，节能并不意味着节省电费支出。由于现有电费构成的不完整性，我们节省的电能并不是都能够体现在电费减少里面。这就像一个司机的驾驶技术很好，比其他司机节省了 10%的燃油，但并不意味着他的工资比其他司机高 10%。 

2.2 节省电费支出的努力方向 
         就目前的电费构成而言，节省电费支出有两个方面可以尝试。 
         第一，提高功率因数：就是看目前相移功率因数是否过低，电力公司是否在收取功率因数罚款。如果在交费单中确实存在功率因数罚款的部分，那么提高功率因数就能够节省这部分开支，甚至还能够获得奖励。如果目前的电费支出中没有包含功率因数罚款，那么即使提高了功率因数，也不会有明显的电费节省。 
         例如，某个企业由于功率因数过低，每个月要被收缴 1000 元的功率因数罚款，那么采用无功补偿的方法，将功率因数提高到电力局规定的数值以上，就可以节省 1000 元的电费支出。当然，如果电力局不收缴功率因数罚款，那么提高功率因数就不能获得电费的节省。 
         第二，减少有功功率：例如，某个商厦，大屏幕广告的功率是 50kW，如果将广告照明的时间缩短 1 小时，每天节省 50 度电，每个月可以节省 1500 度电。当然，我们关注的不是这种节电方式，我们关注的是在保证同样的照明时间条件下，如何省电。我们要节省除了用来使屏幕发光的能量以外的能量，这部分主要是线路的热损耗。 大部分电能的有功功率是以发热和发光来体现的。对于照明设备而言，减少发热就是节电。当前的节能灯和 LED灯就是通过减少发热来实现节电的。我们安装电能质量控制设备（如LB3NBF），主要通过降低线路的热损耗来达到节电的效果。 

3、LB3NBF节电效果分析 
         LB3NBF的主要功能是降低系统中的三次谐波电流。而三次谐波电流是导致线路能量损耗的主要原因，这部分能量损耗属于有功功率。因此，只要节省掉这部分损耗，就达到了节省电费的目的。 
          我们的思路是，先计算系统中包含三次谐波电流时，线路上的有功功率损耗。然后，再计算系统中没有三次谐波电流时，系统线路上的有功功率损耗，两者之差就是三次谐波电流产生的损耗。而这也是LB3NBF能够节省的有功功率。

3.1 系统中有三次谐波电流时产生的损耗 
         我们用图 1 所示的电路模型来进行分析。在分析中做以下假设： 
         1) 三次谐波电流占基波电流的 80%（这符合电脑、节能灯、LED 屏等情况）； 
         2) 不考虑其他次数谐波电流的影响； 
         3) 不考虑趋肤效应对导线电阻的影响（3 次谐波的频率为 150Hz，趋肤效应不明显）； 
         4) 零线导体的截面积与相线导体的截面积相等，他们的电阻都为 R； 
         5) 分析计算中，只考虑基波和 3 次谐波（单项供电线路中的谐波绝大部分为 3 次谐波）； 
         6) 系统的相移功率因数为 1，也就是有功功率 P=IU。

图 1 三次谐波电流在系统中的损耗

         三次谐波造成的损耗包括四个部分： 
         P0：3 次谐波电流在变压器上的损耗， 
         P1：3 次谐波电流在相线上产生的损耗 
         P2：3 次谐波电流在分零线上产生的损耗 
         P3：3 次谐波电流在公共零线上产生的损耗 
         总的损耗 P 为： P= P0 + P1 + P2 + P3 

P0 的计算：
         暂时忽略不计。根据伊顿（Eaton）公司的报告，当负载全部为谐波源时，变压器的效率比全部负载为线性负载时，低 1%。也就是，P0 可以按照 1%估算。 
P1 的计算： 
         包含三次谐波电流时，总电流有效值为：

         它在相线上产生的功耗为：

         I²R就是每根相线导体的基波频率电流的损耗。对于三相系统，需要考虑三根相线的损耗，也就是 3×1.64=4.92。 
P2 的计算： 
         如果分开的零线较短，电阻较小，可以忽略。 
P3 的计算： 
         如果没有三次谐波电流，公共零线上的电流为 0A。 当三次谐波电流存在时，三次谐波电流在零线上叠加。因为，每相的三次谐波电流为 0.8I，所以在零线上叠加后，为 2.4I。因此，它在零线上产生的功耗为：

3.2 安装LB3NBF后的节电效果 
         本节计算安装LB3NBF后，P1、P3 的数值，他们与没有安装LB3NBF时的差值就是节电的效果。 根据测试，安装LB3NBF后，可以将相线、零线上的 3 次谐波电流减小为原来的 10%左右。因此，相线上的 3 次谐波电流从 0.8I 降低为 0.08I，零线上的 3 次谐波电流从 2.4I 降低到 0.24I。 这时，线路上的损耗计算如下。 
P1 的计算： 
         总电流有效值为：

P3 的计算： 
         因为，每相的三次谐波电流为 0.08I，所以在零线上叠加后，为 0.24I。因此，它在零线上产生的功耗为：

         显然，节省的电能与线路的损耗有关，这符合上面给出的“浪费的电能才能被节省”的原则，浪费的电能越多，节省的电能越多。 
        上面的分析计算中，没有考虑 3 次谐波电流在变压器上的损耗 P0 和单独零线上的损耗 P2，如果将这两部分也计入，节电潜能更大。

3.3LB3NBF节电的功率分析方法 
         线路损耗可以用线路上的电压来表示，设线路上的电压降为 U，额定电流为 I，则线路的损耗为 IU。 用线路的电压降表示更加方便，因为这个数值是Z容易实测得到。 如果电压降为额定电压的 1%，就意味着线路上的损耗为额定功率的 1%。额定功率用 P 表示，则线路损耗为 0.01P。

         同样需要指出的是，这里的计算数据忽略了三次谐波电流在变压器和单独零线上的损耗，如果考虑这部分，节电效果可以提高 1~2 个百分点，具体数值与变压器的构造有关。

4、结论 
         1) LB3NBF确实具有明显的节省电费的效果； 
         2) LB3NBF的节电效果来自于它能够降低配电系统线路损耗，特别是降低零线的损耗； 
         3) 一般谐波治理措施由于仅在变压器下端的母线上治理，不会有显著电效果。要通过谐波治理取得节电的效果，必须在谐波源处治理，通过降低线路损耗来获得节省电费的效果； 
         4) 工业配电系统中，由于没有零线，即使在谐波源处治理，所获得的节电效果低于 2%。

【推荐阅读】

• 了解详情领步快讯：LB3NBF再次助力，解决三次谐波干扰问题！
• 了解详情领步前往重庆京东方进行谐波治理方案前期测试
• 了解详情【苏州】领步电能质量特殊低压谐波治理方案获得悠远环境认可
• 了解详情领步为张家口某商场配置的三次谐波滤波器顺利到达
• 了解详情【苏州】环境公司使用领步零线电流滤波器解决问题（上）
• 了解详情【苏州】环境公司使用领步零线电流滤波器解决问题（下）

责任编辑：领步电能质量版权所有：https://www.lingbu-china.com 转载请注明出处

本文标签：三次谐波滤波器 三次谐波滤波器节电降耗 LB3NBF 三次谐波治理

上一条：电焊机、点焊机等不稳定负荷专用滤波补偿装置下一条：领步告诉您：为什么要推荐模块化的有源滤波器