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谐波治理

一、谐波产生的原因
1、电源质量不高:发电机发电时,因其发电机的三相绕组不能绝对对称和铁心均匀度不能绝对均匀而产生一些多次谐波.

2、输配电系统产生谐波:输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流的0.5%。

3、用电设备产生的谐波:晶闸管整流设备.由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。

    变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。

    电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2 7次的谐波,平均可达基波的8% 20%,最大可达45%。气体放电类电光源。

    荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。
 
    家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等,因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。

二、电力系统中谐波的危害
1、对供配电线路的危害
(1) 影响线路的稳定运行-供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护,它们容易受谐波影响,产生误动或拒动。这样,谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。
(2) 影响电网的质量-电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变,从而降低电网电压,浪费电网的容量。

2、对电力设备的危害
(1)对电力电容器的危害-当电网存在谐波时,投入电容器后其端电压增大,通过电容器的电流增加得更大,使电容器损耗功率增加,使电容器异常发热,在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。在谐波严重的情况下,还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。
(2)对电力变压器的危害-谐波使变压器的铜耗增大,谐波还使变压器的铁耗增大。由于以上两方面的损耗增加,因此要减少变压器的实际使用容量。除此之外,谐波还导致变压器噪声增大,有时还发出金属声。
(3)对电力电缆的危害-由于谐波次数高频率上升,再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显,从而导致导体的交流电阻增大,使得电缆的允许通过电流减小。

3、对用电设备的危害
(1)对电动机的危害-谐波对异步电动机的影响,主要是增加电动机的附加损耗,降低效率,严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场,形成与电动机旋转方向相反的转矩,起制动作用,从而减少电动机的出力。
(2)对低压开关设备的危害-全电磁型的断路器;热磁型的断路器;电子型的断路器,都可能因谐波产生误动作。
(3)对弱电系统设备的干扰

4、影响电力测量的准确性-特别是电能表(多采用感应型),当谐波较大时将产生计量混乱,测量不准确。

5、谐波对人体有影响 -从人体生理学来说,人体细胞在受到刺激兴奋时,会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转,其频率如
果与谐波频率相接近,电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场。

三、抑制电力系统高次谐波的常用方法
1、增加换流装置的相数或脉冲数,可以减少换流装置产生的谐波电流,从而减少注入电网的谐波电流。

2、改变非线性负荷接入电网的接入点。由于高压电网的短路容量大,有承担较大谐波的能力,所以把谐波产生容量大的设备接入到高一级电网的母线,或增加非线性负荷到对谐波敏感负荷之处的电气距离。

3、在谐波源处或在适当的母线上加装电感、电容式或其他型式的滤波器。吸收谐波电流。防止谐波电流注入公用电网。如在电气铁道机车内或牵引变电所母线上安装滤波器。装设滤波器的方式、容量和地点应根据谐波源的情况、实测谐波情况、电力系统运行方式以及谐波源附近其他负荷对谐波的要求程度来确定。而且在装设滤波器后要进行测量,防止投入后出现某几次谐波的谐振,导致这几次谐波电流被放大。在装有补偿无功电容器的地点,应在电容器投入后,测量有否谐波被放大的情况。在需要加装无功补偿电容器,又需要装滤波器的地点,可以采用同一套电容器起这两方面的作用。

4、对于无功冲击很大的负荷,有时需要同时加装静止无功补偿装置和滤波器,才能有效抑制谐波。

四、高能耗企业电气节能-(svc)系统

    在企业高压电网开发出静止无功补偿器和大功率混合型有源电力滤波器复合控制技术及装备,实现电网波形畸变时无功的连续调节,从而实现配电网高压侧的高品质、低损耗、高效节能。

    在低压配电网开发出静止无功发生器和智能无功补偿器复合动态节能新技术,开发可抵抗恶劣环境的混合型动态节能装备,实现配电网低压侧的分布式多节点协同优化无功补偿。

    同时还将建立起一套开放架构的企业电气节能集成化监控系统以及能管理全局优化软件平台。它将根据基层现场总线网络采集的电网实施状态参数进行企业及能源信息共享,进而进行智能化分析、趋势预测、优化调度和管理节能。

 

 

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