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(yán)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(jiǎn)單的PPF，這極大改善了補(bǔ)償措施。文章介紹了諧波的產(chǎn)生及其對(duì)電氣設(shè)備的危害，同時(shí)提出降低諧波的一些改進(jìn)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(lèi)號(hào)：TM711　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　　　　　文章編號(hào)：1009-2374（2012）19-0119-02諧波在電網(wǎng)中是一定存在的，它嚴(yán)重影響著供電質(zhì)量，對(duì)電氣設(shè)備的危害也很大，尤其是對(duì)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(jiǎn)單的PPF，這極大改善了補(bǔ)償措施。文章將重點(diǎn)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(jī)發(fā)電都是三相對(duì)稱的交流正弦波，其頻率各國(guó)有所差異，我國(guó)的規(guī)定是50Hz，這就是基波。諧波是相對(duì)于基波而言的，諧波國(guó)標(biāo)GB／T614549-93上的說(shuō)明是“對(duì)周期性交流量進(jìn)行傅立葉級(jí)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(jí)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(dāng)諧波同基波頻率不是整倍數(shù)關(guān)系時(shí)稱為諧間波，當(dāng)諧波頻率低于

3、基波頻率時(shí)稱為次諧波。我國(guó)的供電系統(tǒng)的基波頻率都是50Hz，當(dāng)電網(wǎng)的正弦波電壓加在非線性負(fù)荷上時(shí)，負(fù)荷吸收的電流就會(huì)不同于施加電壓的波形，也就是電流出現(xiàn)了畸變?；冸娏鲿?huì)在電源系統(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(duì)后邊的所有負(fù)荷都會(huì)產(chǎn)生影響，無(wú)論線性還是非線性，后邊就會(huì)產(chǎn)生更多的畸變電壓。當(dāng)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(huì)被放大，甚至達(dá)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(duì)于使用電器只要諧波電流很小就不會(huì)有問(wèn)題，只有諧波

4、電流很大時(shí)才會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。由此可以知道產(chǎn)生諧波的根本原因還是負(fù)載的非線性特性，非線性負(fù)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(lèi)型的設(shè)備：鐵磁飽和、電子開(kāi)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(jī)等。2　諧波對(duì)電網(wǎng)和電氣設(shè)備的危害2.1　諧波對(duì)電機(jī)的影響6通常諧波的頻率都會(huì)高于基波頻率，而一些電機(jī)對(duì)頻率是非常敏感的，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)和磁滯渦流，使得附加損耗增加。并且會(huì)使定子和轉(zhuǎn)子建立的漏磁場(chǎng)產(chǎn)生額外的損耗，對(duì)斜槽轉(zhuǎn)子感應(yīng)機(jī)、定子磁通的變化都會(huì)產(chǎn)生

5、很大的鐵損。對(duì)很多小型電機(jī)的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，電機(jī)持續(xù)受到負(fù)序電壓為額定電壓3%時(shí)，電機(jī)的壽命至少減半，由于不規(guī)律的諧振會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的震動(dòng)加強(qiáng)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械壽命也會(huì)大大減小。一些特殊情況下還會(huì)使電動(dòng)機(jī)的局部過(guò)熱，嚴(yán)重?fù)p壞電機(jī)。另外，諧波還可能產(chǎn)生脈沖波，這對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩影響較大，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子斷條以及轉(zhuǎn)軸扭曲振動(dòng)的問(wèn)題。2.2　對(duì)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(huì)引起變壓器的鐵損和發(fā)熱。即便是變壓器啟動(dòng)時(shí)，存在的諧波電流

6、很大，甚至超過(guò)額定電壓，但是一般浪涌電流存在的時(shí)間都很短，也不至于對(duì)變壓器構(gòu)成威脅。但是變壓器諧波振動(dòng)時(shí)，諧波電流將會(huì)被成倍放大。對(duì)于全星形接法的變壓器，正常時(shí)每相繞組電壓的3次諧波含有率可達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值，若繞組中性點(diǎn)接地，且該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大或裝有中性點(diǎn)接地的并聯(lián)電容器組時(shí)，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(duì)通信和電器的影響6諧波對(duì)通信線路的干擾主要通過(guò)電容耦合、電磁感應(yīng)、電氣傳導(dǎo)進(jìn)行。諧波對(duì)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(huì)威脅到通信設(shè)備和人員的安全。家用電器通常對(duì)電壓電流都是有限制的，一方面供電點(diǎn)的質(zhì)量會(huì)使很多電器直接受到諧波危害；另一方面，電器本身也會(huì)產(chǎn)生諧波，所以電器群中的電器還會(huì)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(chǎng)都會(huì)使計(jì)算機(jī)的程序出錯(cuò)，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(yán)重威脅著供電質(zhì)量，對(duì)電氣設(shè)備的危害也是不言而喻的。要控制諧波，就必須對(duì)產(chǎn)生諧波的諧波源進(jìn)行監(jiān)控和治理。諧波的處理人們很早前就開(kāi)始研究，現(xiàn)階段我國(guó)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(shuō)的無(wú)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(zhǎng)期被人們采用。但是，這種措施也有明顯的缺陷，從三個(gè)方面說(shuō)：（1）PPF一般都是對(duì)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(bǔ)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