電力諧波治理方案

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1、上海電力2008年第6期電力諧波治理方案宋小剛(中達(dá)電通股份有限公司，上海201203)摘要：諧波歸因于非線性負(fù)載產(chǎn)生的非正弦電流而造成電流、電壓的畸變，文章探討了諧波產(chǎn)生的原因，諧波對(duì)電力系統(tǒng)及電氣設(shè)備的危害。通過(guò)對(duì)目前常用的幾種諧波治理方法進(jìn)行分析對(duì)比，提出了諧波綜合治理的技術(shù)方案。關(guān)鍵詞：諧波；功率因數(shù)；高頻；節(jié)能中圖分類號(hào)：TM714．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B容對(duì)電壓突變會(huì)有很大的充電電流，形成類似駝1諧波產(chǎn)生的原因及其危害峰狀的電流波形，產(chǎn)生很大的電流畸變，從而產(chǎn)生諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力線路呈一定諧波電流和諧波電壓。濾波電容器容量越大、負(fù)阻抗，等效為電阻、電感和電容構(gòu)成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)

2、，載功率越大，諧波電流和諧波電壓越高。由于非線性負(fù)載產(chǎn)生的非正弦電流，造成電路中(3)高頻諧波電流失真。隨著高頻開(kāi)關(guān)類型電流和電壓畸變，稱為諧波。各種諧波產(chǎn)生的電電子產(chǎn)品的應(yīng)用，電子產(chǎn)品在用電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生流波形如圖1所示。很大的高頻電流。這些高頻電流在沒(méi)有完善的濾波隔離措施時(shí)，會(huì)大量回饋到電網(wǎng)，產(chǎn)生很大的電流畸變，從而產(chǎn)生諧波電流和諧波電壓。功率越大，諧波電流和諧波電壓越高。(4)相移電流。嚴(yán)格地說(shuō)，相移電流不屬于諧波電流范疇，但相移會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率，造成線路損耗，設(shè)備利用率降低，也需要治理。產(chǎn)生相移的設(shè)備主要是電感性負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、電梯、空調(diào)機(jī)組等；電容性負(fù)載如功率因數(shù)補(bǔ)償電容等，感性負(fù)

3、載圖l各種諧波產(chǎn)生的電流波形造成電流滯后于電壓，容性負(fù)載造成電流超前于1．1諧波電流的4種形式電壓。(1)可控硅整流垂直斬波類型的電流失真。近年來(lái)，配電網(wǎng)中整流器、變頻調(diào)速裝置、電這種類型的整流，主要是大功率變換裝置輸入整弧爐、電焊機(jī)、電氣化鐵路以及各種電力電子設(shè)備流，如大型的UPS、早期的相控電源設(shè)備等，因?yàn)椴粩嘣黾?。這些負(fù)荷的非線性、沖擊性和不平衡此種整流技術(shù)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)可控的用電特性，對(duì)供電質(zhì)量造成嚴(yán)重污染；另一方硅的導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)的，造成每個(gè)周波內(nèi)電流不平衡，面，現(xiàn)代工業(yè)、商業(yè)及居民用戶的用電設(shè)備對(duì)電能即導(dǎo)通前沒(méi)有電流，導(dǎo)通后有很大的電流，產(chǎn)生很質(zhì)量更加敏感，對(duì)供電質(zhì)量

4、提出了更高的要求。大的電流畸變，從而產(chǎn)生諧波電流和諧波電壓。因此，諧波問(wèn)題已受到廣泛重視。導(dǎo)通角越小，諧波電流和諧波電壓越高。1．2諧波對(duì)電網(wǎng)的危害(2)容性整流駝峰電流類型的電流失真。這(1)諧波因趨膚效應(yīng)、電路中泄漏電容、某次種類型的整流，主要是各種開(kāi)關(guān)型或普通型整流諧波電流過(guò)大等原因，使公用電網(wǎng)中的組件產(chǎn)生裝置的輸人整流，如不帶功率因數(shù)校正的整流器、了附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、影視設(shè)使用效率，大量的3次諧波流過(guò)中線時(shí)，會(huì)使線路備、電子燈具等辦公設(shè)備。因?yàn)榻涣鬏斎虢?jīng)整流過(guò)熱甚至引發(fā)事故。二極管后直接使用大的電解電容器進(jìn)行濾波，電

5、(2)諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧一534一2008年第6期上海電力波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)電路中并聯(lián)電容器，使得電路的阻抗關(guān)系更為復(fù)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱。雜，很容易形成電路的諧振，使電路工作穩(wěn)定性受諧波使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命到很大的影響?？s短以至損壞。電容對(duì)頻率很敏感，特別是高頻電壓和電流，(3)諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振很容易形成很大的電流而超過(guò)電容器的額定電和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，增大危害。諧波會(huì)流，損壞電容器。導(dǎo)致供電安全性嚴(yán)重下降、備用發(fā)電機(jī)組不能帶2．2無(wú)源濾波器(電感電容串聯(lián)諧振補(bǔ)償)載，導(dǎo)致UPS

6、在油機(jī)發(fā)電時(shí)不能與頻率同步而使采用電力濾波裝置就近吸收諧波源所產(chǎn)生的電池放電并停機(jī)。諧波電流，是抑制諧波污染的有效措施。通常采(4)諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，用由電力電容、電抗和電阻適當(dāng)組合而成的無(wú)源還會(huì)造成電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。濾波裝置進(jìn)行濾波。其工作原理如圖2所示。(5)諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，降低通信質(zhì)量，甚至造成信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。(6)由于諧波電流的沖擊，配電電路中的功率因數(shù)補(bǔ)償電容器經(jīng)常損壞，保護(hù)用的熔斷器無(wú)故熔斷，保護(hù)用的熱繼電器和空氣開(kāi)關(guān)經(jīng)常跳閘，嚴(yán)重影響供電的安全。圖2無(wú)源補(bǔ)償?shù)牡刃щ娐窡o(wú)源濾波器對(duì)某一頻率的諧波呈低阻抗，與2諧波治理方

7、法的分析比較電網(wǎng)阻抗形式成分流的關(guān)系，使大部分該頻率的治理諧波有很多方法，為了便于對(duì)諧波治理諧波流人濾波器。方法及效果進(jìn)行分析比較，其優(yōu)缺點(diǎn)參見(jiàn)表1。由于無(wú)源濾波具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)1．1電容補(bǔ)償單、運(yùn)行可靠及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此無(wú)源濾波是表1中的人工切換并聯(lián)電容補(bǔ)償和自動(dòng)切換目前廣泛采用的抑制諧波及無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕植⒙?lián)電容補(bǔ)償屬于電容補(bǔ)償類型，因?yàn)橐话闫胀ǘ?。由于無(wú)源濾波器是通過(guò)在系統(tǒng)中為諧波提供電路主要是感性負(fù)載，電流波形