曹志强
陕西省燃气设计院有限公司 陕西 西安 710043
摘要：在供配电工程设计中，电动汽车充电电池的供配电设计近年来有所增加。业界对充电电池有不同的理解。工作电池在充电过程中会产生电流，电流对电网供电质量影响很大，需要设置专门的滤波装置来控制谐波。由于过滤装置工程造价高，占整个工程投资的很大一部分，工程设计应按照合规、安全、可靠、经济适用的原则进行设计。讨论、研究和推进有关电荷堆栈、谐波和实际项目的相关知识。最后总结出较为合理的治理方式。建议在中小型充电桩建设中不要安装特殊的过滤装置。
关键词：供配电；充电桩；谐波治理
引言
充电机组为典型的整流负荷，工作时产生大量的谐波电流，容易引起母线电压畸变。谐波电流注入电网，导致电能质量变差，对邻近的电力用户产生非常不利的影响，严重时会导致电力安全事故，为此需要对该配电系统进行滤波治理。充电机组及其他负荷在运行中需要大量的无功功率，大量无功既增加了线路损耗，又需付出额外的电费。所以在治理谐波的同时，要考虑用户的无功补偿问题，使装置达到最大的效能。
1、谐波发生器产生谐波原理
参考图1可以看到，投掷电路中的开关K2，使开关K2处于通路状态，与此同时，将开关K1、K3处于空闲状态。通过这种控制方式，再将标准表在电能表检定装置中接入正弦波为全波电流。通过图1中的电流后，电流的正弦波正半周电流信号被输入至被检电能表的接收端，电流的正弦波负半周电流被输入至匹配电阻回路。电路中还设置了偶次谐波自动匹配装置，通过电路中的取样电阻调节电路中的电流。当实验需求产生次谐波时，投掷电路中的开关K2，使开关K2处于通路状态，与此同时，将开关K1、K3处于空闲状态。在每4个周期电流中，第一个周期和第二个周期的电流的输出端与偶次谐波自动匹配装置的输入端连接。第三个周期和第四个周期的电流的输出端与被检表和标准表回路的输入端连接。然后就可以启动误差计算器，采用上文介绍的标准表法进行误差实验。当实验需求产生次谐波时，投掷电路中的开关K2，使开关K2处于通路状态，与此同时，将开关K1、K3处于空闲状态。此时，每个电流正弦周期的前1/4周期和第三个1/4周期的电流信号输出端与谐波自动匹配装置的输出端连接。第二个1/4周期和第四个1/4周期的输入端与被检测电能表和标准表的输入端连接。然后启动误差计算器，采用上文介绍的标准表法进行误差实验。
图1谐波产生原理示意图
2、充电桩
充电电池：为电动汽车的车载电池充电的装置，主要分为直流型和交流型。交流充电电池仅为电动汽车直流充电、计费、计量提供交流输入接口，机身无整流设备，不产生谐波，无滤波模块；但这不排除车载直流充电器扩散三次谐波和偶次谐波的可能性，在交流供配电堆的设计中，要特别注意到电缆接线盒中线的电缆选线应与相线截面一致，防止偶次谐波引起中性线电流过大引起过热故障。
目前，直流充电电池多采用有源滤波模块和PWM整流充电电源模块，其特点是无工频变压器、功率因数高、网侧电流谐波小、注入谐波总畸变率低。网络可能小于 5%，在设计和选择电动汽车充电站的电源和配电时必须小心。相对来说，电压型PWM整流器比电流型PWM整流器简单，对电网的谐波电流更小。
3、供配电工程设计中充电桩的谐波治理措施
3.1、配电网谐波潮流计算
农村低压配电网，一般为树型结构，用户分散，供电半径大，线路较长且绝缘水平较低。随着电动车在农村地区普及，农村低压配电网的负荷有很大增加。与此同时，电动车劣质充电器在工作时伴随产生的较大谐波电流注入配电网，会加重农村低压配电网的电压质量问题。通过配电网谐波潮流计算即可得到配电网中各节点的电压大小。此外，在一个台区配电网中可能会有两个或多台充电器同时工作的场景，不同充电器产生的谐波之间会互相作用，导致配电网线路中的谐波电流增加，引起相邻一些农户家的电压升高。正弦电压施压于非线性负载，基波电流发生畸变会为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波，导致谐波产生。目前农业农村中所用的电动交通工具和机械数量猛增，农村电网电压的畸变率也呈明显上升趋势。而其配套设备中的整流装置所占的比例最大，其产生的谐波污染所带来的危害较大。此外，斩波和逆变装置的应用也很多，而其输入直流电源也来自整流装置，因此其谐波问题也很严重，这类装置对农村电网的谐波污染日渐突出。
3.2、滤波器电路设计
载波通信在电能表检定过程中，采用两根电压线，在读表操作时，比如三相电能表，数据信息一相一相地通信，假设在对电能表的A相进行载波通信时。当双刀双掷继电器4的JK4A触点3投向接触点4时，同时将继电器JK4B触点 6掷向接触点 5，此时，载波信号从 ZB_UA 和ZB_UN两路线进来，通过UA_OUT和N_OUT进入三相电能表，同时载波信号经过L7、L8、L1、L4、C8、C9、C2组成的两级衰减电路衰减后，避免载波信号通过UA_IN和N_IN两条线进入其他表位电能表，从而起到了隔离载波信号的作用。在应用过程中，由于载波衰减比例不同，载波衰减程度也不同。
3.3、供配电设计
在充电站设计中，需要注意的一个问题是无功补偿。根据南方电网电动汽车充电站典型设计方案，未配置无功补偿。根据电荷堆技术特点分析，不应配置无功补偿。一是充电堆的功率因数很高，不需要调整，二是普通电容补偿容易与堆的谐波产生谐振，负载，放大谐波电流，由于过流和过压故障导致电容器燃烧。
另外，在选择充电站变压器时，不能使用励磁变压器n0，否则三次谐波会进入10kV电网，必须选择三角形接Dynll变压器，这样可以有效去除谐波对10kV电网的污染。网格。 .
供配电设计人员在设计电动汽车充电站供配电时，选择电能质量符合规范要求的充电器类型，这样就不必在电源中配置专门的有源滤波装置设计。
结束语
(1) 滤波装置投入运行后，公共连接点的各次谐波电压含有率和谐波电压总畸变率均在国标限值范围以内;(2) 滤波装置投入运行后，负荷注入公共连接点的各次谐波电流均满足国标要求;(3) 滤波装置投入运行后，功率因数均满足电网要求;(4) 滤波装置投入运行后，滤波电容器过流、过电压系数均保持在0.88以内，安全裕度大，可长期稳定运行。
参考文献：
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