電網(wǎng)環(huán)境中諧波危害及其治理

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1、電網(wǎng)環(huán)境中諧波危害及其治理摘要：諧波的存在嚴重影響著供電質(zhì)量，但卻是不可避免的。近些年很多企業(yè)都采用HAPF技術(shù)，而不是簡單的PPF，這極大改善了補償措施。文章介紹了諧波的產(chǎn)生及其對電氣設(shè)備的危害，同時提出降低諧波的一些改進舉措。關(guān)鍵詞：電網(wǎng)環(huán)境；諧波；供電質(zhì)量；HAPF技術(shù)；PPF中圖分類號：TM711　　　文獻標識碼：A　　　　　文章編號：1009-2374（2012）19-0119-02諧波在電網(wǎng)中是一定存在的，它嚴重影響著供電質(zhì)量，對電氣設(shè)備的危害也很大，尤其是對電容器的危害更大。近些年很多企業(yè)都采用HAPF技術(shù)

2、，而不是簡單的PPF，這極大改善了補償措施。文章將重點介紹諧波的危害和處理方法。1　電網(wǎng)諧波的生成在電網(wǎng)中，發(fā)電機發(fā)電都是三相對稱的交流正弦波，其頻率各國有所差異，我國的規(guī)定是50Hz，這就是基波。諧波是相對于基波而言的，諧波國標GB／T614549-93上的說明是“對周期性交流量進行傅立葉級數(shù)分解，得到的頻率為基波頻率大于1的整數(shù)倍的分量”，由于非正弦波都可以用傅立葉級數(shù)表示，它的幅值和初相角都與諧波次數(shù)有關(guān)。根據(jù)諧波的諧波次數(shù)可以分為奇次諧波和偶次諧波。另外，當諧波同基波頻率不是整倍數(shù)關(guān)系時稱為諧間波，當諧波頻率低于

3、基波頻率時稱為次諧波。我國的供電系統(tǒng)的基波頻率都是50Hz，當電網(wǎng)的正弦波電壓加在非線性負荷上時，負荷吸收的電流就會不同于施加電壓的波形，也就是電流出現(xiàn)了畸變?；冸娏鲿陔娫聪到y(tǒng)的阻抗上產(chǎn)生電壓降，也就是畸變電壓?；冸妷涸陔娫床糠?，對后邊的所有負荷都會產(chǎn)生影響，無論線性還是非線性，后邊就會產(chǎn)生更多的畸變電壓。當電網(wǎng)中某種比例電抗器自身電抗和電容比率合適，就可以產(chǎn)生固定次數(shù)的諧波電流，而且這種諧波電流會被放大，甚至達到電源電流的10倍以上。在電網(wǎng)中存在很多諧波電流，但是對于使用電器只要諧波電流很小就不會有問題，只有諧波

4、電流很大時才會產(chǎn)生危險。由此可以知道產(chǎn)生諧波的根本原因還是負載的非線性特性，非線性負荷造成電壓和電流的非線性關(guān)系，從而引起畸變電流和畸變電壓，這里主要有三種類型的設(shè)備：鐵磁飽和、電子開關(guān)、電弧。典型設(shè)備有電抗器、變壓器、整流器晶閘管、逆變器、電弧鋼爐和交流焊接機等。2　諧波對電網(wǎng)和電氣設(shè)備的危害2.1　諧波對電機的影響6通常諧波的頻率都會高于基波頻率，而一些電機對頻率是非常敏感的，在電機運行時會產(chǎn)生集膚效應和磁滯渦流，使得附加損耗增加。并且會使定子和轉(zhuǎn)子建立的漏磁場產(chǎn)生額外的損耗，對斜槽轉(zhuǎn)子感應機、定子磁通的變化都會產(chǎn)生

5、很大的鐵損。對很多小型電機的實驗已經(jīng)證明，電機持續(xù)受到負序電壓為額定電壓3%時，電機的壽命至少減半，由于不規(guī)律的諧振會造成電動機的震動加強，電動機的機械壽命也會大大減小。一些特殊情況下還會使電動機的局部過熱，嚴重損壞電機。另外，諧波還可能產(chǎn)生脈沖波，這對電機的轉(zhuǎn)矩影響較大，嚴重的時候還會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子斷條以及轉(zhuǎn)軸扭曲振動的問題。2.2　對電力變壓器的影響通常電力變壓器的激磁電流中都存在諧波電流，但是一般在額定電流的1%～3%，這樣變壓器的磁通還是趨于正弦波的，所以它不會引起變壓器的鐵損和發(fā)熱。即便是變壓器啟動時，存在的諧波電流

6、很大，甚至超過額定電壓，但是一般浪涌電流存在的時間都很短，也不至于對變壓器構(gòu)成威脅。但是變壓器諧波振動時，諧波電流將會被成倍放大。對于全星形接法的變壓器，正常時每相繞組電壓的3次諧波含有率可達到相當大的數(shù)值，若繞組中性點接地，且該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大或裝有中性點接地的并聯(lián)電容器組時，可能構(gòu)成接近于3次諧波諧振的條件，使3次諧波電壓和電流增大。2.3　諧波對通信和電器的影響6諧波對通信線路的干擾主要通過電容耦合、電磁感應、電氣傳導進行。諧波對通信線路的干擾，不但可能損害通話的清晰度，而且在諧波和基波的綜合作用下曾發(fā)生多次觸

7、發(fā)電話鈴響的情況，甚至在極端情況下會威脅到通信設(shè)備和人員的安全。家用電器通常對電壓電流都是有限制的，一方面供電點的質(zhì)量會使很多電器直接受到諧波危害；另一方面，電器本身也會產(chǎn)生諧波，所以電器群中的電器還會相互影響，這樣更增加了供電電壓畸變。諧波電流和電壓噪聲以及靜電場都會使計算機的程序出錯，使得一些家電不能正常工作。3　諧波的處理方法6諧波的存在嚴重威脅著供電質(zhì)量，對電氣設(shè)備的危害也是不言而喻的。要控制諧波，就必須對產(chǎn)生諧波的諧波源進行監(jiān)控和治理。諧波的處理人們很早前就開始研究，現(xiàn)階段我國大部分企業(yè)的處理措施還是采用電抗器

8、和電容器組成濾波電路，也就是常說的無源電力濾波器（PPF），這種措施主要是利用LC電路的諧振作用削弱諧波。這種方法投資少、效果好，所以長期被人們采用。但是，這種措施也有明顯的缺陷，從三個方面說：（1）PPF一般都是對固定頻率的諧波起作用，其參數(shù)也是設(shè)置好的，所以只能補償某一頻率的諧波，而且它的濾波效果與電網(wǎng)的穩(wěn)定性有