供电系统中的谐波
UPS供电系统中的谐波及其抑制
供电系统中的谐波及其抑制一、概述在理想的情况下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。
但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。
我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。
在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。
这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使电力质量变坏。
因此,谐波是电力质量的重要指标之一。
谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热:使同步发电机的额定输出功率降低,转矩降低,变压器温度升高,效率降低,绝缘加速老化,缩短使用寿命,甚至损坏:降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。
谐波注入电网后会使无功功率加大,功率因数降低,甚至有可能引发并联或串联谐振,损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注,为保证供电系统中所有的电气,电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作,必须采取有力的措施,抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波产生的原因在电力的生产,传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在发电环节,当对发电机的结构和接线采取一些措施后,可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
在其它几个环节中,谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备:(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备,如:变压器、电抗器等;(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备,如:气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等;(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备,如:各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置,大容量的电力晶闸管可控开关设备等,它们大量的用于化工、电气铁道,冶金,矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
电力系统中谐波分析与治理
电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而,谐波问题却成为了影响电力系统质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会导致电力设备的损坏,还会增加电能损耗,降低电力系统的可靠性。
因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理措施,具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波,首先需要了解它的产生原因。
谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备,如变频器、整流器、逆变器等,以及电弧炉、荧光灯等。
以变频器为例,它通过对电源进行快速的通断控制来实现对电机转速的调节。
在这个过程中,电流和电压的波形不再是标准的正弦波,而是包含了各种频率的谐波成分。
整流器在将交流电转换为直流电的过程中,由于其工作特性,也会产生谐波。
同样,电弧炉在工作时,电弧的不稳定燃烧会导致电流的剧烈变化,从而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
对电力设备而言,谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗,导致设备发热增加,缩短使用寿命。
对于电容器来说,谐波电流可能会使其过载甚至损坏。
在电能质量方面,谐波会导致电压和电流波形的畸变,使电能质量下降,影响用电设备的正常运行。
例如,对于计算机等精密电子设备,谐波可能会引起数据丢失、误操作等问题。
此外,谐波还会增加电力系统的无功功率,降低功率因数,从而增加线路损耗和电能浪费。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,首先需要对其进行准确的分析。
目前,常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换、小波变换和瞬时无功功率理论等。
傅里叶变换是谐波分析中最常用的方法之一。
它可以将一个复杂的周期性信号分解为不同频率的正弦波分量,从而得到各次谐波的幅值和相位信息。
然而,傅里叶变换在处理非平稳信号时存在一定的局限性。
小波变换则能够很好地处理非平稳信号,它通过对信号进行多尺度分析,可以更准确地捕捉到信号在不同时间和频率上的特征。
供电系统中谐波的产生,危害及治理
供电系统中谐波的产生,危害及治理目录1、概述 (2)2、谐波的定义....................................................... 3 3、谐波的产生. (5)发电机产生的谐波.............................................. 6 输配电系统产生的谐波.......................................... 6 用电设备产生的谐波............................................6 4.谐波的危害 (8)谐波增加发、输、供和用电设备的附加损耗........................ 8 影响电力测量的准确性......................................... 10 影响继电保护和自动装置的工作和可靠性......................... 11 干扰通信系统工作............................................. 11 影响用电设备的正常工作....................................... 11 5 谐波检测的方法...................................................13 傅里叶变换的基本原理......................................... 13 FFT算法.. (14)FFT算法在谐波检测中的应用................................... 14 6.谐波的治理方法.. (21)主动型谐波抑制............................................... 21 被动型谐波抑制............................................... 23 7.结语.............................................................26发电机产生的谐波发电机于三相励磁绕组在制作上很难做到绝对对称,因此,磁极磁场也并非完全按正弦分布,感应电势也就不完全是正弦波,多少也会产生一些谐波。
供电系统谐波产生的原因
供电系统谐波产生的原因
1. 你知道吗,非线性负载就像是个调皮鬼,这就是供电系统谐波产生的一个原因呀!比如说,那些使用晶闸管的设备,它们可会捣乱了,让电流变得奇奇怪怪的,谐波这不就产生了嘛!
2. 嘿,变压器饱和的时候呀,那可不得了,就好像是交通堵塞了一样,谐波就这么出现啦!就像那种老旧的变压器,很容易就饱和啦,谐波也就跟着来啦!
3. 哇塞,电力电子设备的频繁开关,这简直就是谐波产生的一大推手啊!就好比你不停地开关灯,那电流能稳定吗?谐波不就顺势而生了嘛!
4. 你想啊,发电机的三相绕组不对称,这不就像是人走路一瘸一拐的嘛,谐波能不产生嘛!一些质量不太好的发电机就容易有这样的问题呀!
5. 哎呀呀,电弧炉这样的设备工作时,那真的是如同一场混乱的派对呀,谐波就趁机冒出来啦!想想那些炼钢的电弧炉,是不是很容易理解啦!
6. 哼,单相负荷分布不均衡,这就像是天平失衡了一样,谐波也就悄悄地出现啦!像那种居民区里不均衡的用电情况,就是个例子呀!
7. 哇哦,变频调速装置的使用,简直就是给谐波开了个大门呀!这不就好像是给混乱开了绿灯嘛,谐波就大量产生啦!
8. 哟呵,系统短路故障的时候呀,那可真是乱了套了,谐波就趁火打劫啦!就像突然停电又来电的时候,很容易出现这种情况呢!
9. 哎呀,铁芯饱和的时候呀,就像是人的大脑晕乎乎的,谐波就这么来了!像那种长期高负荷运行的铁芯,就容易出现这种状况哟!
10. 嘿呀,三相不平衡电流的存在,这就是谐波产生的一个隐患呀!就如同走路一高一低的,能不出问题嘛!比如一些工业用电中就常有这种情况呢!
我的观点结论就是:供电系统谐波产生的原因有很多,这些原因都可能对供电系统造成不良影响,所以我们一定要重视起来,采取有效的措施来减少谐波的产生呀!。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理一、谐波定义谐波是指一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍。
在电力系统中,谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经非线性负载时,负载不能吸收全部的基波能量,剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。
二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面:一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性;另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。
这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流,注入到电力系统中,对电力系统造成影响。
三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。
对于50Hz的基波频率,其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。
对于400Hz的基波频率,其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。
四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的,主要表现在以下几个方面:1. 增加电力损耗:由于谐波的存在,会导致线损增加,特别是在高次谐波的场合下,线损会更加明显。
2. 影响设备正常运行:谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低,甚至引发设备故障。
3. 干扰通信系统:高次谐波会对通信线路产生干扰,影响通信质量。
4. 引发继电保护误动作:谐波会导致继电保护装置误动作,从而引发停电事故。
5. 影响电子设备:对于电子设备来说,谐波会影响其正常工作,导致设备性能下降。
五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响,需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。
常用的抑制谐波的方法包括:1. 改善供电系统设计:采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局,降低系统中各元件的谐波产生量。
2. 增加无功补偿装置:通过在系统中增加无功补偿装置,可以提高系统的功率因数,减小谐波电流。
3. 采用滤波器:滤波器是抑制谐波的重要手段之一,可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。
4. 使用有源滤波器:有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流,对系统中的谐波进行补偿,达到消除谐波的目的。
21.供电系统中的谐波概述详解
供电系统中的谐波概述详解概述来源“谐波”一词起源于声学。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
定义谐波 (harmonic wave),从严格的意义来讲,谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲,由于交流电网有效分量为工频单一频率,因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波,这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念,才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
谐波产生的原因主要有:由于正弦电压加压于非线性负载,基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
泛音是物理学上的谐波,但次数的定义稍许有些不同,基波频率2倍的音频称之为一次泛音,基波频率3倍的音频称之为二次泛音,以此类推。
傅里叶级数法国数学家傅里叶在1807年就写成关于热传导的基本论文《热的传播》,向巴黎科学院呈交,但经拉格朗日、拉普拉斯和勒让德审阅后被科学院拒绝,1811年又提交了经修改的论文,该文获科学院大奖,却未正式发表。
傅里叶在论文中推导出著名的热传导方程,并在求解该方程时发现解函数可以由三角函数构成的级数形式表示,从而提出任一函数都可以展成三角函数的无穷级数。
傅立叶级数(即三角级数)、傅立叶分析等理论均由此创始。
1822年,傅里叶出版了专著《热的解析理论》(Theorieanalytique de la Chaleur ,Didot ,Paris,1822)。
这部经典著作将欧拉、伯努利等人在一些特殊情形下应用的三角级数方法发展成内容丰富的一般理论,三角级数后来就以傅立叶的名字命名。
电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制
电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制谐波是指电路中频率为基波频率整数倍的幅度较小但频率较高的波动。
在电气化铁路供电系统中,谐波的产生会对电网造成一定的影响,不仅会导致设备工作不稳定,还可能损坏设备,影响供电质量。
因此,对电气化铁路供电系统中的谐波进行分析与抑制是非常重要的。
首先,谐波产生的原因主要有电动机、整流器、变压器等非线性负荷设备的工作方式引起的。
这些设备在工作时,会引入谐波电流,造成电网谐波污染。
而这些谐波电流会经由供电系统传递到其他设备,引起更严重的谐波问题。
因此,对谐波的产生机理进行深入分析是解决问题的关键。
为了对电气化铁路供电系统中的谐波进行准确分析,我们需要采用适当的谐波分析方法。
其中,最常用且有效的是频谱分析法。
通过对供电系统电流和电压进行频谱分析,可以得到不同频率的谐波成分和其幅度大小。
根据分析结果,可以判断出谐波的主要来源,为进一步的抑制提供指导。
在谐波抑制的过程中,我们首先需要考虑的是使用合适的滤波器。
滤波器可以将谐波电流或电压与基波分离,从而减少谐波对电网的影响。
根据谐波频率的不同,可以选择合适的滤波器类型,如谐波滤波器、无源滤波器等。
此外,还可以在系统中增加平滑电容器,来降低谐波电流的幅度。
通过合理选择和布置滤波器,可以有效地抑制谐波,提高供电系统的稳定性。
除了滤波器外,我们还可以通过优化系统设计来进一步抑制谐波。
例如,可以合理选择电气设备,并对设备进行合理的匹配。
对于电动机设备,可以选择带有谐波抑制的电机,减少谐波的产生。
此外,还可以改善供电系统的接地方式,提高系统的接地质量,从而减少谐波的传播。
当然,在进行谐波抑制时,我们还需要注意采取有效的监测与测试措施。
通过定期的谐波监测,可以了解系统中谐波的变化情况,及时发现和解决问题。
在进行谐波测试时,应选择合适的测试仪器,并且保证测试方法的准确性和可靠性。
通过有效的监测和测试,可以及时发现并解决谐波问题,从根本上提高供电系统的稳定性和可靠性。
供 电 系 统 的 谐 波
供电系统的谐波一、谐波定义供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值(n=fn /f1) 称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。
谐波实际上是一种干扰量,使电网受到“污染”。
电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制,其频率范围一般为2≤n≤40。
二、谐波源向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。
具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源,例如带有功率电子器件的变流设备,交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。
我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电气设备,例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-交变频装置、轧钢机直流传动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。
这些设备取用的电流是非正弦形的,其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。
谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况,而与电网参数无关,故可视为恒流源。
各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关,称为该电路的特征谐波。
对称三相变流电路的网侧特征谐波次数为:…(正整数)式中p为一个电网周期内脉冲触发次数(或称脉动次数)。
除特征谐波外,在三相电压不平衡,触发脉冲不对称或非稳定工作状态下,上述电路还会产生非特征谐波。
进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波,如果5,7,11,13次等。
对于p脉动的变流电路,假定直流侧电流为理想平滑,其网侧n次谐波电流与基波电流之比为:式中为换流重叠角。
估算时可取。
如直流侧电流波纹较大,则5次谐波幅值将增大,其余各次谐波幅值将减少。
当电网接有多个谐波源时,由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同,其和将小于各分量的算术和。
变压器激磁电流中含有3,5,7等各次谐波分量。
由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法,为3次谐波提供了通路,故3次谐波电流不流入电网。
电力系统中谐波分析与治理
电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而,谐波问题却成为了影响电力系统性能的一个重要因素。
谐波的存在不仅会降低电能质量,还可能对电力设备造成损害,增加能耗,甚至影响整个电力系统的安全稳定运行。
因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理措施,具有极其重要的意义。
一、谐波的产生谐波是指频率为基波频率整数倍的正弦波分量。
在电力系统中,谐波的产生主要源于以下几个方面:1、非线性负载电力系统中的许多负载,如电力电子设备(如变频器、整流器、逆变器等)、电弧炉、荧光灯等,其电流与电压之间不是线性关系,从而导致电流发生畸变,产生谐波。
2、电力变压器变压器的铁芯饱和特性会导致磁化电流出现尖顶波形,进而产生谐波。
3、发电机由于发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,以及铁芯的不均匀等因素,也会产生少量的谐波。
二、谐波的危害谐波对电力系统的危害是多方面的,主要包括以下几点:1、增加电能损耗谐波电流在电力线路中流动时,会增加线路的电阻损耗和涡流损耗,导致电能的浪费。
2、影响电力设备的正常运行谐波会使电机产生额外的转矩脉动和发热,降低电机的效率和使用寿命;对电容器来说,谐波可能导致其过电流和过电压,甚至损坏;对于变压器,谐波会增加铁芯损耗和绕组的发热。
3、干扰通信系统谐波会产生电磁干扰,影响通信设备的正常工作,导致信号失真、误码率增加等问题。
4、降低电能质量谐波会使电压和电流波形发生畸变,导致电压波动、闪变等问题,影响供电的可靠性和稳定性。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,首先需要对其进行准确的分析和测量。
常见的谐波分析方法主要有以下几种:1、傅里叶变换这是谐波分析中最常用的方法之一。
通过对周期性信号进行傅里叶级数展开,可以得到各次谐波的幅值和相位。
2、快速傅里叶变换(FFT)FFT 是一种快速计算傅里叶变换的算法,大大提高了计算效率,适用于对大量数据的实时分析。
电力系统中的谐波与电磁兼容问题
电力系统中的谐波与电磁兼容问题谐波是指在交流电路中,频率是基波频率整数倍的一系列频率成分。
在电力系统中,谐波问题是非常普遍且重要的。
谐波会对电网的稳定性、设备的运行以及电力质量产生不良影响。
同时,电磁兼容性问题也是一个与电力系统密切相关的话题,因为电力系统的运行会产生电磁干扰,对周围设备和系统造成干扰。
1. 谐波对电力系统的影响谐波在电力系统中的产生主要来自非线性负载,如电弧炉、变频器和电子设备等。
这些负载会引入额外的频率成分,导致电力系统中存在谐波。
谐波会导致电网频率失真、降低系统容量以及设备发热等问题。
首先,电网频率失真是谐波带来的主要问题之一。
谐波存在会改变电网的基波特性,使电网的频率波形发生变化。
这可能导致电网失去稳定性,甚至引发设备的故障。
其次,谐波还会降低系统容量。
谐波的存在会导致电流和电压的不同谐波成分叠加在一起,使得电网的有效容量下降。
这意味着电力系统在承载负载时可能会面临更大的压力。
另外,谐波还会导致设备发热。
谐波成分会增加电力设备的损耗,使设备过载运行,进而产生热量。
这不仅会影响设备的寿命,还可能导致设备的故障。
2. 谐波与电磁兼容性问题电磁兼容性是指各种电子设备在电磁环境中合理地共存并相互协调工作的能力。
在电力系统中,电磁兼容性问题主要涉及电磁辐射和电磁接受两方面。
首先,电力系统的运行过程会产生电磁辐射,对周围的设备和系统造成干扰。
例如,高压输电线路会产生辐射场,可能对电子设备、通信系统等产生不利影响。
电力系统中的设备也可能产生电磁辐射,如变压器、开关设备等。
这些辐射会干扰周围设备的正常工作,降低系统的可靠性。
其次,电力系统中的设备需要具备足够的电磁接受能力,以保证其正常工作。
但是,谐波会导致电磁干扰,对设备的电磁兼容性造成挑战。
例如,谐波电流会在电力系统内部流动,可能对设备的控制系统和测量系统产生干扰。
谐波电压也可能对设备的供电系统造成影响,导致设备无法正常运行。
为解决电力系统中的谐波和电磁兼容性问题,可以采取一系列措施。
谐波原理及治理方法
谐波原理及治理方法一、1. 何为谐波?在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波产生。
谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)分析原理证明,任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率,幅度与相角。
谐波可以区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、4、6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为l00Hz,3次谐波则是150Hz。
一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载,出现的谐波电流是6n±1次谐波,例如5、7、11、13、17、19等,变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代,由于高压直流输电技术的发展,发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来,由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛,谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议,不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义,道理是因为谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低,使电气设备过热、产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。
供电系统中的谐波
供电系统中的谐波在供电系统中谐波电流的出现已经有许多年了。
过去,谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的,由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。
近年来,产生谐波的设备类型及数量均已剧增,并将继续增长。
所以,我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响,以及如何将不良影响减少到最小。
1谐波的产生在理想的干净供电系统中,电流和电压都是正弦波的。
在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里,流过的电流与施加的电压成正比,流过的电流是正弦波。
在实际的供电系统中,由于有非线性负荷的存在,当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时,就形成非正弦电流。
任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。
谐波频率是基频的整倍数,例如基频为50Hz,二次谐波为100Hz,三次谐波则为150Hz。
因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。
2产生谐波的设备类型所有的非线性负荷都能产生谐波电流,产生谐波的设备类型有:开关模式电源(SMPS)、电子荧火灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
(1)开关模式电源(SMPS):大多数的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。
它们和老式的设备不同,它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电,然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的方法输出所需的直流电流。
这对于设备制造厂的好处是使用器件的尺寸、价格及重量均可大幅度地降低,它的缺点是不管它是哪一种型号,它都不能从电源汲取连续的电流,而只能汲取脉冲电流。
此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。
(2)电子荧光灯镇流器:电子荧光灯镇流器近年被大量采用。
它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率,而其缺点是其逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。
使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波,但成本昂贵。
(3)直流调速传动装置:直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整流电路,它也称作六脉冲桥式整流电路,因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。
电力系统中的谐波及其抑制措施
电力系统中的谐波及其抑制措施供电公司吕向阳【摘要】在电能质量多种指标中,受干扰性负荷影响,谐波是最为普遍的。
该文介绍了电力系统中的主要谐波源、谐波的危害及抑制措施。
关键词谐波抑制措施一、概述在理想的情况下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。
但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。
我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50HZ为基波频率)整数倍的正弦分量,又称为高次谐波。
在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线形阻抗的电气设备(又称为非线形负荷)供电的结果。
这些非线形负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使电能质量变坏。
因此,谐波是电能质量的重要指标之一。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注,为保证供电系统中所有的电气、电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作,必须采取有力的措施,抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波源谐波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。
在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在发电环节,当对发电机的结构和接线采取一些措施后,可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
谐波的产生主要是来自下列具有非线形特性的电气设备:(1)具有铁磁饱和特性的铁心设备,如:变压器、电抗器:(2)以具有强烈非线形特性的电弧现象的设备,如:气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等;(3)以电力电子元件为基础的电源设备,如:各种电力交流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置,大容量的电力晶闸管可控开关设备等,它们大量的用在化工、电气化铁道、冶金、矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线形电气设备(或称之为非线形负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流,也就是说,即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压,但由于它们具有其电流不随电压同步变化的非线形的电压—电流特性,使得流过电网的电流是非正弦波形的,这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成,即产生了谐波,使电网电压严重失真,此外电网还须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
谐波在供电系统中的危害和抑制方法
谐波在供电系统中的危害和抑制方法随着供电系统设备的不断发展,谐波的危害越来越受到重视,为此,结合谐波的原理,分析谐波在供电系统的危害,并对谐波抑制的主要方法进行了阐述。
标签:谐波;滤波;供电;继电器TB理想的供电系统所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。
谐波电流和谐波电压的出现,对供电系统是一种污染,现在随着供电系统电气设备的飞速发展,谐波的危害越来越受到重视。
1 谐波对供电系统的影响谐波对供电系统主要部分的影响分为以下几个方面。
1.1 对输电线路的影响超高压长距离输电线路,常采用单相自动重合闸来提高电力系统稳定性。
较大的高次谐波电流(几十安培以上)能显著地延缓潜供电流的熄灭,导致单相重合闸失败或不能采用较小的自动重合闸时间,不利于系统稳定运行。
对于电缆和电线来说,由于有绝缘层和保护层,流过相同电流时,谐波电流引起的温升增加量相应也要增大,会加速电缆线的老化,减短电缆的寿命。
1.2 对变压器的影响负荷电流含有谐波时,将在三个方面引起变压器发热的增加:(1)均方根值电流,如果变压器容量正好与负荷容量相同,那么谐波电流将使均方根值电流大于额定值。
总均方根值电流的增加会引起导体损耗增加。
(2)涡流损耗。
涡流是由磁链引起的变压器的感应电流。
感应电流流经绕组、铁芯以及变压器磁场绕环的其他导体时,会产生附加发热,该损耗时变压器谐波发热损耗的重要组成部分。
(3)铁芯损耗。
铁损的增加取决于谐波外加电压的影响以及变压器铁芯的设计,电压畸变的增加将使铁芯叠片中涡流电流增加,这部分损耗通常较小。
1.3 对继电保护装置的影响谐波对继电保护的影响主要表现为使继电器动作特性畸变或效果降低,其后果常是保护装置的拒动或误动,不同类型继电器谐波的影响程度也不尽相同。
(1)谐波对整流型继电器的影响:继电器的动作特性取决于整流后的电压信号(电流信号),在电流回路通入含有谐波分量电流时,环形整流比相器输出的交流分量增大,从而造成继电器动作特性损坏不光滑。
供电系统谐波的产生原因和抑制方法
供电系统谐波的产生原因和抑制方法一、供电系统谐波的产生原因1.非线性负载:非线性负载是谐波产生的主要原因之一、当负载器件的电流与电压的关系远离线性特性时,会产生谐波。
2.整流装置:电力系统中使用的整流装置(如整流器、UPS电源等)都属于非线性负载,其波形形状和额定电压的频率和倍频数之间存在不同的谐波关系。
3.瞬时切换:当电力系统中出现瞬时的负载切换时,会产生谐波。
例如大功率电机启动时的电流冲击。
4.不良的电缆和变压器设计:电缆和变压器的设计不良也会导致谐波的产生。
比如电缆线的电感值较大或者变压器的饱和磁导率不合适等。
5.并联谐振:电力系统中存在并联谐振现象时,会导致谐波的产生。
并联谐振一般是由于电容负载和电感负载的阻抗匹配不良所致。
二、供电系统谐波的抑制方法1.使用线性负载:线性负载的电流和电压之间呈线性关系,因此能够减少谐波的产生。
选择和使用线性负载装置可以有效地降低谐波水平。
2.滤波器:在电力系统中加装滤波器是最常用的谐波抑制方法之一、滤波器可以根据谐波频率的不同,利用谐振电路的特性将谐波分量从电力系统中滤除。
3.调整负载的连接方式:调整负载的连接方式可以减少谐波的产生。
例如,将三相非线性负载从星形连接改为三角形连接,可以减小系统中的零序谐波。
4.限制电容补偿:电容补偿在电力系统中具有调节功率因数和稳定电压的作用,但同时也会引入谐波。
限制电容补偿的容量和位置,可以减少谐波的影响。
5.优化电力系统的设计:合理的电力系统设计可以减少谐波的产生。
例如,选择合适的电缆和变压器设计,提高设备的质量等。
6.使用谐波滤波器装置:谐波滤波器装置是专门用于抑制谐波的设备。
根据系统谐波的频率和倍频数,选择合适的谐波滤波器装置可以有效地消除谐波。
综上所述,供电系统谐波产生的原因主要包括非线性负载、整流装置、瞬时切换、不良设计以及并联谐振等。
要抑制谐波,可以采取使用线性负载、滤波器、调整负载的连接方式、限制电容补偿、优化电力系统设计以及使用谐波滤波器装置等方法。
电力系统中的谐波与畸变分析
电力系统中的谐波与畸变分析电力系统是现代社会中至关重要的基础设施之一,它为各行各业的正常运转提供了能源支持。
然而,在电力系统中,谐波和畸变的存在会给系统的稳定性和可靠性带来一定的影响。
因此,对电力系统中的谐波和畸变进行分析和研究是非常必要的。
1. 谐波的概念和产生原因谐波是指频率为整数倍于基波频率的电压或电流成分。
它们由非线性负载设备,例如电弧炉、变频器等产生,并通过电力系统传递。
谐波的产生主要是由于非线性电气负载设备对电力系统的电流需求不是正弦波形的结果,使得系统中存在额外的频率成分。
2. 谐波对电力系统的影响谐波会对电力系统产生一系列的负面影响。
首先,谐波会导致电力系统的额定电压和电流失真,使得设备的运行不稳定,并增加电力设备的损耗。
其次,谐波会引起变压器和电动机的振动和噪声,进一步降低设备的寿命。
最重要的是,谐波会对其他用户产生干扰并降低电力系统的供电可靠性。
3. 谐波与畸变的分析方法为了有效地分析电力系统中的谐波和畸变,需要使用一些专门的测试设备和算法。
目前,市场上有各种各样的谐波分析仪和畸变分析仪,可以用来监测和测量电力系统中的谐波和畸变。
基于这些测量数据,可以采用傅里叶变换、小波分析等数学方法,对谐波和畸变的频率和幅度进行分析和计算。
4. 谐波和畸变的治理措施为了降低电力系统中谐波和畸变的影响,需要采取一系列的治理措施。
首先,可以通过合理的设计和选择电气设备,减少非线性负载设备的使用,从源头上减少谐波的产生。
其次,可以采用滤波器、谐波抑制器等装置,对系统中的谐波进行衰减和消除。
此外,也可以通过改进电网的结构和增加电容器等手段,提高系统的电力质量,减少谐波和畸变的影响。
5. 谐波与畸变的国际标准随着对谐波和畸变问题的不断重视,国际上也陆续制定了相关的标准和规范。
例如,国际电工委员会(IEC)发布的IEC 61000系列标准,规定了电力系统中的谐波和畸变的测试方法和限值要求。
这些标准的制定和遵守,对于确保电力系统的稳定和可靠运行有着重要的作用。
论供电系统中的谐波污染及抑制措施
电及 用 电 设备 的有 效 容 量 和 效 率 , 造成设备浪 费、 线路 浪 费和
电能 损 失 :
电力 系统 谐 波 是 指 电流 中所 舍有 的频 率 为基 波 的整 数 倍
的电量. 一般 是 指 对 周 期 性 非 正 弦 电量 进 行 傅 利 叶 级 数 分 解 ,
( 2) 导 致 配 电 系统 共 振 , 危 及 系统 安 全 ; ( 3) 引起 无 功 补偿 电容 器组 谐 振 和 谐 波 电流 放 大 , 导 致 电
电子 器件 都是 非线 性 电 力 负荷 , 工作 处 于 非 线性 状 态 , 在 高 效
利 用 电能 的 同时也 向 电 网加 栽 大 量 的谐 波 电流 。
一
般 情 况 下我 们 在 进 行 谐 波 分 析 的 时候 只 考 虑 电力 系统
中存 在 的奇 次 谐 波 , 而不 考 虑 偶 次谐 波 , 这 主要 是 因 为 以 下 两
一
既 浪 费 电 能 又加 速 绝 缘 老化 ; 率的 整 数倍 , 因此 , 我 们 也 常 称 它为 高次 谐 波 。 谐 波 实际 上是 加 功 率损 耗 和 发 热 . ( 5 ) 导 致峰 值 电压 增 加 , 损 伤 了介 质 的 绝 缘 强 度 , 进 而 导 种 干扰 量 , 使 电 网 受到 “ 污染” 。 致设 备 使 用寿命 缩短 ;
表 现 在 如 下几 个方 面 : ( 1 ) 增加 电 力设 施 负荷 , 降低 系统 功 率 因数 , 降低发 电、 输
2 谐 波 的定 义
国际 电工 标 准 中谐 波 的 定 义 : “ 谐 波 为 一周 期 渡 或 量 的正 弦 波 分量 . 其频 率 为基 波 频 率 的 整数 倍 ” 。
供电系统中谐波的危害及其抑制措施
供电系统中谐波的危害及其抑制措施谐波对供电系统的危害主要体现在以下几个方面:1.电力系统损耗增加:谐波会导致电线和变压器的额定容量下降,从而增加系统的电阻和电抗损耗。
这会导致能源的浪费和电力系统效率的降低。
2.电压失真:谐波会引起电压波形的失真,导致电压的畸变。
这种电压畸变可能会导致灯泡闪烁、电机振动加剧以及其他故障或损坏。
3.电流畸变:谐波引起电流波形的畸变,使电流的有效值增大。
这可能导致设备过载、电缆和开关设备发热以及电动机过热。
4.故障的引发:谐波可能导致电力系统中的谐振现象。
当谐振发生时,电流和电压放大,可能导致设备损坏和系统故障。
为了抑制供电系统中的谐波,下面列举了一些有效的措施:1.使用滤波器:滤波器是一种常用的抑制谐波的设备。
它们可以作为附加电路连接到系统中,以减小谐波的影响。
滤波器可根据谐波频率进行设计,以达到减小谐波幅值和失真的效果。
2.优化设备:设计和选择具有低谐波发生率的电气设备,例如低谐波电源和电机。
这些设备可以降低谐波幅值,从而减小谐波对供电系统的影响。
3.使用变压器:通过使用多螺绕变压器可减小谐波幅值。
这种变压器通过额外的绕组消耗谐波分量,从而阻止谐波进入供电系统。
4.电网规划和设计:在电网规划和设计阶段,谐波的抑制需被纳入考虑。
通过合理规划供电系统的容量和结构,可以降低谐波的幅值和频率,从而减小谐波对系统的影响。
5.教育和培训:对电力系统运维人员进行相关培训以提高他们对谐波的认识,并了解合适的措施来减小谐波的影响。
总结起来,供电系统中的谐波产生了一系列危害,包括电力系统损耗增加、电压和电流失真、设备过载和谐振现象的引发等。
为了减小这些危害,应采取一系列的抑制措施,如使用滤波器、优化设备、使用变压器、优化电网规划以及加强教育和培训等。
最终,有效地抑制谐波会提高供电系统的可靠性,提升电气设备的性能,减少故障和损坏的风险。
电力系统中的谐波分析及消除方法
电力系统中的谐波分析及消除方法摘要:本文针对电力系统中普遍存在的谐波问题进行了分析研究,首先概述了谐波的危害,然后介绍了三种谐波检测的方法,最后从改造谐波源的角度提出了几种谐波抑制方法。
关键词:电力谐波检测治理0 引言目前,谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害,因而了解谐波产生的机理,研究和清除供配电系统中的高次谐波,对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。
1 电力系统谐波危害1.1 谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率。
大量三次谐波流过中线会使线路过热,严重的甚至可能引发火灾。
1.2 谐波会影响电气设备的正常工作,使电机产生机械振动和噪声等故障,变压器局部严重过热,电容器、电缆等设备过热,绝缘部分老化、变质,设备寿命缩减,直至最终损坏。
1.3 谐波会引起电网谐振,可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍,会对系统构成重大威胁,特别是对电容器和与之串联的电抗器,电网谐振常会使之烧毁。
1.4 谐波会导致继电保护和自动装置误动作,造成不必要的供电中断和损失。
1.5 谐波会使电气测量仪表计量不准确,产生计量误差,给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。
1.6 谐波会对设备附近的通信系统产生干扰,轻则产生噪声,降低通信质量;重则导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。
1.7 谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作,造成数据丢失或死机。
1.8 谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能,造成噪声干扰和图像紊乱。
2 谐波检测方法2.1 模拟电路消除谐波的方法很多,即有主动型,又有被动型;既有无源的,也有有源的,还有混合型的,目前较为先进的是采用有源电力滤波器。
但由于其检测环节多采用模拟电路,因而造价较高,且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感,故使其基波幅值误差很难控制在10%以内,严重影响了有源滤波器的控制性能。
电力系统中谐波的危害与产生(三篇)
电力系统中谐波的危害与产生电网谐波造成电网污染,正弦电压波形畸变,使电力系统的发供用电设备出现许多异常现象和故障,情况日趋严重。
本文全面论述了电力系统中谐波的危害及产生情况,希望能引起我们的高度重视。
谐波的危害电力系统中谐波的危害是多方面的,概括起来有以下几个方面: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,使得在故障情况下保证线路与设备的安全。
但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作,因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。
晶体管继电器虽然具有许多优点,但由于采用了整流取样电路,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。
如民用配电系统中的中性线,由于荧光灯、调光灯、计算机等负载,会产生大量的奇次谐波,其中3次谐波的含量较多,可达40%;三相配电线路中,相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加,使中性线的电流值可能超过相线上的电流。
另外,相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率,从而降低电网电压,浪费电网的容量。
2.对电力设备的危害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。
对于膜纸复合介质电容器,虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍,但如果谐波含量较高,超出电容器允许条件,就会使电容器过电流和过负荷,损耗功率超过上述值,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。
尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时,还可能使电网的谐波加剧,即产生谐波扩大现象。
另外,谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形,尖顶电压波易在介质中诱发局部放电,且由于电压变化率大,局部放电强度大,对绝缘介质更能起到加速老化的作用,从而缩短电容器的使用寿命。
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供电系统中的谐波在供电系统中谐波电流的出现已经有许多年了。
过去,谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的,由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。
近年来,产生谐波的设备类型及数量均已剧增,并将继续增长。
所以,我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响,以及如何将不良影响减少到最小。
1 谐波的产生在理想的干净供电系统中,电流和电压都是正弦波的。
在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里,流过的电流与施加的电压成正比,流过的电流是正弦波。
在实际的供电系统中,由于有非线性负荷的存在,当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时,就形成非正弦电流。
任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。
谐波频率是基频的整倍数,例如基频为50Hz,二次谐波为100Hz,三次谐波则为150Hz。
因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。
2 产生谐波的设备类型所有的非线性负荷都能产生谐波电流,产生谐波的设备类型有:开关模式电源(SMPS)、电子荧光灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
(1)开关模式电源(SMPS):大多数的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。
它们和老式的设备不同,它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电,然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的方法输出所需的直流电流。
这对于设备制造厂的好处是使用器件的尺寸、价格及重量均可大幅度地降低,它的缺点是不管它是哪一种型号,它都不能从电源汲取连续的电流,而只能汲取脉冲电流。
此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。
(2)电子荧光灯镇流器:电子荧光灯镇流器近年被大量采用。
它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率,而其缺点是其逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。
使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波,但成本昂贵。
(3)直流调速传动装置:直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整流电路,它也称作六脉冲桥式整流电路,因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。
直流电动机的电感是有限的,故在直流电流中有300Hz 的脉动波(即为供电频率的6倍),这就改变了供电电流的波形。
(4)不间断电源(UPS):根据电能变换方式和由外部供电到内部供电所用转换方式的不同,UPS有许多不同的类型。
主要的类型有:在线的UPS、离线的UPS和线路交互作用的UPS。
由UPS供电的负荷总是电子信息设备,它们是非线性的并且含有大量的低次谐波。
(5)磁芯器件:在有铁芯的电抗器上的励磁电流和磁通密度之间的关系总是非线性的。
如果电流波形是正弦波(亦即电路中串联的电阻很大)那么磁场中会有高次谐波,这被认为是强迫磁化过程。
如果施加在线圈上的电压是正弦波形(亦即串联的电阻很小)则磁通密度也将是正弦波形,而电流波形则含有高次谐波,这被认为是自由磁化过程。
3 谐波引发的问题及解决措施谐波电流在电源系统内以及装置内均会造成问题。
但其影响和解决措施非常不一样,需要分别处理;适用于消除谐波在装置内不良影响的办法并不能减少谐波在电源系统内造成的畸变,反之亦然。
(1)装置内的谐波问题及解决措施:有几个常见多发的问题是由谐波引起的:电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器的误动作等。
①电压畸变:因为电源系统有内阻抗,所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸变(这是产生"平顶"波的根源)。
此阻抗有两个组成部分:电源接口(PCC)以后的电气装置内部电缆线路的阻抗和PCC以前电源系统内的阻抗,用户处的供电变压器即是PCC的一例。
由非线性负荷引起的畸变负荷电流在电缆的阻抗上产生一个畸变的电压降。
合成的畸变电压波形加到与此同一电路上所接的全部其他负荷上,引起谐波电流的流过,即使这些负荷是线性的负荷也是如此。
解决的办法是把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷的供电线路分开,线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电,使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。
②过零噪声:许多电子控制器要检测电压的过零点,以确定负荷的接通时刻。
这样做是为了在电压过零时接通感性负荷不致产生瞬态过电压,从而可减少电磁干扰(EMI)和半导体开关器件上的电压冲击。
当在电源上有高次谐波或瞬态过电压时,在过零处电压的变化率就很高且难于判定从而导致误动作。
实际上在每个半波里可有多个过零点。
③中性线过热:在中性点直接接地的三相四线式供电系统中,当负荷产生3N次谐波电流时,中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。
如当时三相负荷不平衡时,中性线上流经的电流会更大。
最近研究实验发现中性线电流会可能大于任何一相的相电流。
造成中性线导线发热过高,增加了线路损耗,甚至会烧断导线。
现行的解决措施是增大三相四线式供电系统中中性线的导线截面积,最低要求要使用与相线等截面的导线。
国际电工委员会(IEC)曾提议中性线导线的截面应为相线导线截面的200%。
④变压器温升过高:接线为Yyn的变压器,其二次侧负荷产生3N次谐波电流时,其中性线上除有三相负荷不平衡电流总和外,还将流过3N次谐波电流的代数和,并将谐波电流通过变压器一次侧流入电网。
解决上述问题最简单的办法是采用Dyn接线的变压器,使负荷产生的谐波电流在变压器△形绕组中循环,而不致流入电网。
无论谐波电流流入电网与否,所有的谐波电流都会增加变压器的电能损耗,并增加了变压器的温升。
⑤引起剩余电流断路器的误动作:剩余电流断路器(RCCB)是根据通过零序互感器的电流之和来动作的,如果电流之和大于额定的限值它就将脱扣切断电源。
出现谐波时RCCB误动作有两个原因:第一,因为RCCB是一种机电器件,有时不能准确检测出高频分量的和,所以就会误跳闸。
第二,由于有谐波电流的缘故,流过电路的电流会比计算所得或简单测得的值要大。
大多数的便携式测量仪表并不能测出真实的电流均方根值而只是平均值,然后假设波形是纯正弦的,再乘一个校正系数而得出读数。
在有谐波时,这样读出的结果可能比真实数值要低得多,而这就意味着脱扣器是被整定在一个十分低的数值上。
现在可以买到能检测电流均方根值的断路器,再加上真实的均方根值测量技术,校正脱扣器的整定值,便可保证供电的可靠性。
(2)影响供电电源的谐波问题及解决措施:《中华人民共和国电力法》指出:"用户用电不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序",《供电营业规则》中规定:"用户的非线性阻抗特性的用电设备接入电网运行所注入电网的谐波电流和引起公共连接点至正弦波畸变超过标准时,用户必须采取措施予以消除。
"由畸变电流造成的电压畸变取决于电源阻抗。
阻抗愈大则由同一电流畸变所造成的电压畸变就愈大。
对于10次以下的谐波而言,供电网络通常是感性的,所以电源阻抗就和频率成正比,谐波次数越高,所造成的畸变就越大。
通常不可能减小供电系统的阻抗,所以需要采用别的步骤来保证电压畸变不超过限度。
可能的解决方法有:装用谐波滤波器、装用隔离变压器和装用有源的谐波调节器。
①装用谐波滤波器:对于电动机控制器产生的谐波,谐波的形状很分明,可以用滤波器来降低谐波电流。
对于六脉冲的控制器,滤波器可去掉20%的五次谐波以及全部的高次谐波,对基波影响甚微。
为了避免增益顶峰靠近谐波,必须用解谐的滤波器,而且可能需装多个滤波器。
在12脉冲桥路中最低次的谐波是11次的,此时情况比较简单。
②装用隔离变压器:均衡的三次谐波电流传回到电源去的问题可以用一台Dyn接法的隔离变压器来削弱。
使用这种变压器时,通常装设一个旁路的电路以避免在进行变压器的维护工作时长时期地对负荷停止供电。
在这种情况下,应采用中性线有足够大的通用四芯馈线。
在重要的配电系统中,有时把隔离变压器就地装在每一配电盘上,使3N次谐波电流与配电系统相隔离。
隔离变压器要适当提高额定值,否则也会产生电压畸变和过热。
③装用有源的谐波调节器:由变流器/逆变器产生的边频带和谐波不能很好地用普通的滤波器来滤除,这是因为边频带上的频率是随传动装置的速度而变化的,并且时常很接近于基波频率。
目前有源滤波器日益推广应用,它在工作时主动地注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流,就会获得一个纯粹的正弦波。
这种滤波设备的工作靠数字信号处理(DSP)技术来控制快速绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
因为设备是与供电系统并联工作的,它只控制谐波电流,基波电流并不流过该滤波器。
如果所需过滤的谐波电流比滤波器的容量大的话,它只是简单地起限制作用而使波形得到部分的纠正。
前面已经说过,目前常用的谐波治理的方法无外乎有二种,无源滤波和有源滤波。
下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。
无源谐波滤除装置无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来,组成LC 串联回路,并联于系统中,LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上,例如5次、7次、11次谐振点上,达到滤除这3次谐波的目的。
其成本低,但滤波效果不太好,如果谐振频率设定得不好,会与系统产生谐振。
现在,市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种,主要是因为低成本,用户容易接受。
虽滤波的效果较差,只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。
由于其低成本,市场的需求也就大,一般而言,低压0.4KV 系统大多数采用无源滤波方式,高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。
由于我国的中小企业大多数是私有的,业主对谐波的危害认识不足,一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波,而有的企业由于谐波的含量太大,常规的无功补偿不能凑效,供电部门对无功的要求又是十分严格的,达不到就要罚款。
因此,业主不得不要求滤波。
因而,其市场的前景可观,经济效益也就可观了。
有源谐波滤除装置有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的,它的滤波效果好,在其额定的无功功率范围内,滤波效果是百分之百的。
它主要是由电力电子元件组成电路,使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度,但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。
但由于受到电力电子元件耐压,额定电流的发展限制,成本极高,其制作也较之无源滤波装置复杂得多,成本也就高得多了。
其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统,尤其是写字楼的供电系统,工厂的计算机控制供电系统。
对单台的装置而言,其利润是可观的,但用户一般不愿意用有源滤波,对于谐波的含量,不必滤得太干净,只要不危害其他用电器也就可以了。
无源滤波器的分类及技术含量无源滤波器也称为LC滤波器,可分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器,实际应用中常采用几组单调谐滤波器和几组高通滤波器组成一个滤波装置,单调谐滤波器也叫单调谐滤波回路,其主要由控制器、电容器、电抗器和投切开关以及其控制回路和保护回路组成。