資源描述:
《電力系統(tǒng)諧波探究和治理》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、電力系統(tǒng)諧波探究和治理摘要:文章對電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因及其危害進(jìn)行了總結(jié),為了防止電網(wǎng)受到電力供電設(shè)備產(chǎn)生諧波的危害,討論了諧波相關(guān)參數(shù)理論計(jì)算方法和檢測諧波的手段,并針對其提出了治理諧波的有效方案。關(guān)鍵詞:方案;抑制;工程;危害;諧波中圖分類號:F407.61文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:由于電力機(jī)車、電弧爐、電子裝置等非線性設(shè)備越來越多地應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中,但是,電力電子裝置、設(shè)備的廣泛應(yīng)用也因電網(wǎng)諧波污染問題而影響了供電質(zhì)量。電力系統(tǒng)的三大公害分別為功率因數(shù)降低、電磁干擾、諧波。諧波對電力系統(tǒng)造
2、成了污染,系統(tǒng)電流、電壓波形產(chǎn)生畸變,增加了電力元件的損耗,對儀表正常的工作狀態(tài)造成了影響。高次諧波污染不但對整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成了威脅,而且成為電力電子技術(shù)的發(fā)展的障礙。所以,電力系統(tǒng)諧波的治理問題刻不容緩。諧波的產(chǎn)生與影響周期電氣量的正弦波分量頻率是基波頻率的整數(shù)倍為諧波。諧波電流源產(chǎn)生了諧波,當(dāng)非線性設(shè)備被施加了正弦基波電壓時,設(shè)備所施加的電壓波形與吸收的電流不同,因此,電流產(chǎn)生了畸變,電網(wǎng)與負(fù)荷相連,當(dāng)電網(wǎng)中被注入諧波電流時,設(shè)備成為電力系統(tǒng)的諧波源。通常,電流、電壓波形的畸變也源于電力
3、系統(tǒng)諧波問題。非線性設(shè)備產(chǎn)生諧波,非線性設(shè)備就是諧波的諧波源,作為非線性設(shè)備的諧波源分為2類,⑴現(xiàn)代電力電子非線性設(shè)備,隨著科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,大大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的自動化程度,大量電力電子技術(shù)和裝置也被廣泛應(yīng)用,人們在生產(chǎn)生活中大量接觸、使用到的如電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、家用電器等,以及電力電子裝置,都屬于諧波源。這些電器與電力電子裝置及其二極管整流電路、晶閘管相控整流電路、開關(guān)電源等會造成大量的諧波電流產(chǎn)生。⑵電弧爐、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器等傳統(tǒng)非線性設(shè)備,變壓器和旋轉(zhuǎn)電機(jī)是整個電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧波的關(guān)鍵所在,
4、作為感性負(fù)荷其使用最為最廣泛。電機(jī)設(shè)備處于暫態(tài)擾動時,會產(chǎn)生大量的諧波,這時的設(shè)備正處于非正常運(yùn)行以及負(fù)荷發(fā)生劇烈變化的狀態(tài)下;在線槽中,陷入了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的繞組,不能達(dá)到按正弦分布的線槽產(chǎn)生了畸變的磁動勢;作為主要的諧波源,諧波含量取決于變壓器勵磁電流的鐵心飽和程度。施加電壓為額定電壓,諧波電流含量小,鐵心在現(xiàn)行范圍內(nèi)工作,但電業(yè)升高時,增加大量諧波電流含量,鐵心在飽和區(qū)工作。諧波對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響:⑴通信系統(tǒng)受諧波的影響,對于信息處理設(shè)備及通信設(shè)備而言,較高次諧波會產(chǎn)生影響和干擾,跟隨頻率,導(dǎo)線之間
5、電感電容耦合作用成近似線性上升。(2)自動化裝置和繼電保護(hù)裝置受諧波的影響,諧波會使機(jī)電型繼電器的時間延時特性發(fā)生改變,并對斷路器的開端能力產(chǎn)生影響,這時由于機(jī)電型繼電器的動作受電流零值或峰值和電壓控制;對于三次諧波電流和零序電流,電流繼電器不能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效區(qū)分,會產(chǎn)生誤動作,從而導(dǎo)致電網(wǎng)事故的發(fā)生。另外,諧波會使晶閘管的觸發(fā)裝置產(chǎn)生出發(fā)錯誤,還會對正常工作狀態(tài)下的儀表測量工作帶來影響。⑶電容器受諧波的影響,電感與電容器形成串聯(lián)諧振回路,放大諧波的同時,會燒毀電容;吸收大量諧波會熔斷熔斷器,導(dǎo)致電容
6、器過流;諧波還會縮短電容器的使用壽命,使電容器介質(zhì)發(fā)熱,增加其損耗。⑷電動機(jī)受諧波的影響,一方面,啟動電動機(jī)時,脈動干擾力矩對設(shè)備作用,進(jìn)而產(chǎn)生較大噪聲,所以,負(fù)序基波電流和諧波電流的有效值之和通常小于電動機(jī)額定電流;另一方面,在電動機(jī)短路阻抗上,諧波電壓產(chǎn)生電動機(jī)負(fù)序基波電流和諧波電流,引起電機(jī)發(fā)熱,促使電動機(jī)繞組產(chǎn)生附加鐵耗和銅耗,嚴(yán)重時會致使電機(jī)燒毀。⑸變壓器受諧波的影響,電動機(jī)和變壓器既是諧波的受害者,也是諧波的制造者。通過變壓器的鐵芯和繞組,諧波電流和諧波電壓加深了變壓器的鐵損和銅損,從而使
7、運(yùn)行噪聲、產(chǎn)生共振、容量裕度、絕緣能力等變壓器的各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)受到影響,隨著變壓器溫度升髙,其使用壽命和安全穩(wěn)定性也會大大降低。檢測諧波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、廣義d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換法、瞬時無功功率理論法、小波變換法、傅立葉變換法、模擬濾波法等諧波檢測方法是以時域理論和頻域理論為基礎(chǔ)的。早期的諧波電流的檢查方法采用陷波器濾除基波電流分量后,獲得諧波分量,也其實(shí)現(xiàn)采用了模擬濾波器。該方法存在對電路元件參數(shù)和電網(wǎng)頻率波動敏感、誤差大、設(shè)計(jì)難度大等問題。伴隨微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入推廣,對無功電流和諧波的檢測可以采用
8、傅立葉分析方法來實(shí)現(xiàn)。該方法能夠獲得所需的無功功率及諧波,它的計(jì)算根據(jù)所采集的周期電流值來進(jìn)行。但是,該方法存在檢測結(jié)果未能及時反映當(dāng)前無功電流和諧波、延遲檢測時間、計(jì)算所需工作量大、兩次變換較為復(fù)雜、需要一定時間的電流值等缺點(diǎn)。在瞬時無功功率Q和瞬時有功功率P的定義的基礎(chǔ)上,把三相電路的電流和電壓瞬時值變換為正交坐標(biāo)系上,在根據(jù)所定義的瞬時無功功率q,瞬時有功功率P,后q、p的直流分量可通過低通濾波器獲得。得出A、B、C相的諧波分量和基波分量。諧波的治