电力系统的谐波产生的原因
谐波治理及无功补偿方案
谐波治理及无功补偿方案谐波治理及无功补偿方案随着现代电力系统的快速发展和应用,电力质量问题日益凸显。
其中一个主要问题就是谐波污染,谐波污染会对电力系统产生极大的危害,如烧毁电器设备、造成供电失灵等。
为了有效解决谐波污染问题,可以采用谐波治理及无功补偿方案。
一、谐波治理1.谐波发生的原因谐波是指电源产生的不同于基波频率的信号,其会把电力系统中的电压和电流形成很多波峰,属于高频电流。
2.谐波的产生谐波的形成,主要是由非线性负载所引起(例如变频器、电子电路等),这些负载会对输电线路上传输的电能进行畸变,导致电力系统中产生多余的波形。
3.谐波的危害谐波的危害十分显著,其主要表现为电力系统中的电器设备可能会受到烧毁的风险,从而引发一系列的安全事故和设备故障。
4.谐波治理方案(1)滤波器法:通过在负载侧增加合适的滤波器,可以去除输出信号中的高频波形,让电力系统中的电路保持基波同步。
(2)减小非线性负载法:由于非线性负载是谐波形成的主要原因,因此可以通过减少或替换负载器件,从而降低谐波的产生。
(3)提高系统阻抗法:当系统的阻抗增加时,电源的输出电流会减少,从而谐波的产生会得到一定的减少。
二、无功补偿1.无功补偿的原理无功补偿是一种电力系统中无功功率的调节方法,其通过连接电容器或电感器,来对补偿线路进行补偿,从而实现对无功功率的控制和调节。
2.无功功率的特点无功功率具有波动性和成段性的特点,这是由于电力系统中产生的无功功率主要受到负载方向或回路的变化所影响。
3.无功补偿的作用(1)提高功率因数:在无功补偿的情况下,系统的功率因数会有所提高,从而有效降低负载对电力系统的影响。
(2)降低电网损耗:通过对电路进行无功补偿,可以将电力系统中的无功功率转化为有用的有功功率,从而减少电网的能量损耗。
(3)提高电力系统的稳定性:无功功率的波动会影响电力系统的稳定性,因此,通过无功补偿,可以有效地提高电力系统的稳定性。
4.无功补偿方案(1)串联电容补偿法:通过在电路中增加合适的等效容值,可以将谐波电流从发电端分流到电容器中。
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。
电力谐波的产生原因及抑制方法
电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形,它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。
电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。
因此,对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。
1.非线性负载:非线性负载是电力谐波的主要源头。
非线性负载通常包括电力电子设备,如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。
这些设备的工作原理会产生非线性电流,进而导致电网中谐波的产生。
2.电容器和电感器:电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。
在电力系统中,电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。
然而,由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性,它们会对电力谐波起到放大的作用。
3.电网接地方式:电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。
当电网采用不完全中性接地时,地线电流会导致电子设备的谐波污染。
抑制电力谐波的方法有多种,下面将介绍几种常见的方法:1.优化电力系统设计:对于新建的电力系统,可以采用谐波抑制措施进行设计。
例如,将非线性负载远离主要的电源和敏感设备,减少非线性负载对谐波的干扰。
2.增加电力系统的容量:增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。
通过增加设备的容量,可以减少设备的负载率,从而降低了负载谐波。
3.应用谐波滤波器:谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除,从而减少对设备的影响。
4.提高设备的抗谐波能力:可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置,使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。
5.加强监测和管理:及时监测电力谐波的产生和影响程度,对于谐波超标的情况进行调整和管理。
可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测,并根据监测结果采取适当的措施。
综上所述,电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。
为了有效抑制电力谐波,需要采用适当的方法,包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。
谐波的产生原因危害与治理
谐波的产生原因危害与治理谐波是指信号在传输过程中产生的频率是原有信号频率的整数倍的现象。
谐波一般是由于信号源产生幅度非线性特性、信号传输线路的不完美特性以及外界干扰等多种因素共同作用所导致的。
1.非线性特性:当信号源的输入电压超过其线性范围时,信号源会产生非线性失真。
这种非线性特性会使得原信号分解成包含各种谐波成分的信号,即产生谐波。
2.传输线路的不完美:在电力传输和通信线路中,由于电导率不一致、绝缘材料的不均匀性以及线路的接地等因素,会引起谐波的产生。
这些因素使得线路对于不同频率的信号具有不同的传输特性,从而造成信号的失真和谐波的产生。
3.外界干扰:外界电磁辐射的干扰也会引起谐波的产生。
当外界电磁波与系统内的信号相互作用时,可能会产生共振现象,从而导致谐波信号的产生。
谐波的存在会带来一系列的危害,包括以下几个方面:1.信号失真:谐波信号会改变原信号的波形和频谱特性,导致信号失真。
这会影响到电力传输系统和通信系统中的信号传输质量,降低系统的可靠性和稳定性。
2.设备损坏:谐波会导致电流和电压的波形变形,产生大量的电磁干扰。
这些干扰会对设备的正常工作造成影响,甚至会导致设备损坏和故障。
谐波还可能引起设备内部电子元件的过热现象,加速设备老化和损坏。
3.电力系统能源浪费:谐波会引起电力系统中电流和电压的非功率信号,造成能量损耗。
这不仅会浪费能源,还会导致电力系统的效率降低。
为了治理谐波对系统的危害,可以采取以下几种方法:1.模拟电路设计中采用线性器件:选择线性器件作为信号源和信号传输线路中的关键部件,减少非线性特性对信号的影响。
2.使用滤波器:在信号源和负载之间加入合适的滤波器,可以有效地滤除谐波成分,保证原信号的传输质量。
3.优化供电系统:针对供电系统中频繁出现谐波问题的设备,进行电源选择、接线方式和接地设计的优化,减少谐波产生。
4.电源质量改进:加强对供电设备的质量管理,采用高质量的电源设备,减少谐波对电力系统的影响。
电线中的谐波是什么原理
电线中的谐波是什么原理
电线中的谐波是指在交流电路中,除了基波频率外,还存在其他频率的电流或电压成分。
谐波是由非线性元件引起的,例如电阻、电感、电容等。
它们在电路中存在的原理可以通过以下几个方面进行解释:
1. 非线性元件引起的谐波:在现实电路中,大部分元件都是非线性的,例如电阻、电感和电容。
当电流或电压通过这些非线性元件时,元件会产生谐波成分。
非线性的特性会导致元件的电压-电流特性不满足欧姆定律,从而产生额外的频率成分。
2. 非线性负载引起的谐波:当电力系统中连接了非线性负载,例如电子设备、变频器等,这些设备在工作时会引入谐波。
这是因为非线性负载在满足其电能需求时,会对电源产生不同频率的谐波电流或电压。
在这种情况下,电力系统中的电线会传输这些谐波信号。
3. 非线性变压器引起的谐波:变压器由于其磁性特性,通常会有饱和和非线性的特点。
这些非线性特性会引起谐波的生成。
当交流电流通过变压器时,非线性磁化导致磁场中的谐波成分,进而在电压端产生谐波。
4. 灵敏负载引起的谐波:灵敏负载是指对电力质量要求较高的设备,例如计算机、医疗设备等。
这些设备对输入电源的质量要求较高,如果电力系统中存在谐波,会对这些设备的正常运行产生影响。
因此,电力系统会通过负载引起的谐波
产生,从而影响到整个电力系统中的电线。
总之,电线中的谐波是由非线性元件、非线性负载、非线性变压器以及灵敏负载等因素引起的。
这些因素会导致电路中存在除基波频率外的其他频率成分,从而影响到电力系统的质量和稳定性。
为了解决谐波问题,通常采取滤波器、谐振器等措施,以减少谐波的影响。
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力系统中的谐波是由于电力设备的非线性特性引起的。
在电力系统中,谐波的危害包括对电力设备的损坏、电能质量的恶化以及对用户的影响等方面。
谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。
谐波对电力设备的损坏是谐波危害的主要方面之一。
谐波会引起设备的绝缘老化、过热、机械振动等问题。
尤其是对于变压器和电动机等设备来说,由于谐波的存在会引起电流和电压的畸变,导致设备的工作效率下降,甚至引发设备的故障和停机。
此外,谐波还会引起电容器的谐振和过电压问题,增加电力设备的工作负荷,缩短其使用寿命。
谐波对电能质量的恶化也是谐波危害的重要方面之一。
谐波会导致电能质量的下降,主要表现为电压和电流的畸变,波形失真,功率因数的下降等。
这不仅会影响电力设备的正常工作,还会对电力系统的稳定性和可靠性造成影响。
谐波还会引起电力设备的谐振现象,导致设备振动,造成噪音污染,影响人们的生活质量。
谐波对用户的影响主要体现在电力质量的下降和对电子设备的损坏。
谐波会引起电压的波动和电流的畸变,导致电子设备的正常工作受到干扰,增加设备的故障率,降低设备的使用寿命。
尤其是对于一些对电力质量要求较高的用户来说,如计算机、通讯设备、医疗设备等,谐波对其正常工作的影响更为显著。
此外,谐波还会导致电能的浪费,增加用户的用电成本。
谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。
非线性负载是产生谐波的主要原因之一。
非线性负载如电子设备、电力电子器件等在工作过程中会产生非线性电流,其含有大量谐波成分。
此外,电力设备的设计及运行也会引起谐波的产生,如电容器的谐振,变压器的匝间谐振等。
而电网的接地情况也会影响谐波的产生和传播,如电网的接地方式不当会引起谐波回流和间接接触问题。
为了减少谐波的危害,需要采取一系列的措施。
首先,可以通过合理选择电力设备和设备的工作参数来降低其谐波产生的概率。
其次,可以采用滤波器等设备对谐波进行抑制和补偿。
谐波产生的根本原因及治理对策
谐波产生的根本原因及治理对策谐波是指在电力系统中产生的频率为基波频率的整数倍的波动。
它是电力系统中普遍存在的一种现象,但过多的谐波会对电力系统的正常运行和设备的安全性产生很大影响,因此需要采取相应的治理对策来解决这个问题。
1.非线性负载:当电力系统中存在非线性负载时,如电弧炉、电焊机、电子设备等,其工作特性会产生谐波。
这是谐波产生的主要原因之一2.电力电子装置:现代电力系统中广泛使用的各种电力电子装置,如变频器、整流装置等,也会引入大量谐波。
3.潮流分布不均匀:当电力系统中的潮流分布不均匀时,也会导致谐波的生成和传播。
针对谐波的治理对策主要有以下几方面:1.使用滤波器:在电力系统中安装滤波器可以消除或降低谐波对系统的影响。
滤波器的选择要根据谐波的频率和大小来确定。
2.设计合理的系统:在电力系统的设计阶段,应考虑到非线性负载和电力电子装置可能带来的谐波问题,采取相应的额外措施来减少谐波的产生。
3.提高设备的抗谐波能力:针对电力系统中的关键设备,如变压器、电容器等,可以采用提高抗谐波能力的设计和制造技术,使其能够更好地耐受谐波的影响。
4.加强监测和控制:定期对电力系统进行谐波监测,及时发现和解决问题。
对于频繁发生谐波问题的系统,可以采用自动生成谐波的设备进行实时控制,以减小谐波的影响。
5.加强人员培训和管理:加强对电力系统人员的培训,提高其对谐波问题的认识和处理能力。
同时,建立健全的管理体系,制定相应的管理规范和操作程序,以确保谐波问题得到科学有效的控制。
总之,谐波问题存在于电力系统中,会对系统的正常运行和设备的安全性产生不利影响。
通过采取相应的治理对策,如使用滤波器、设计合理的系统、提高设备的抗谐波能力等,可以有效地解决谐波问题,确保电力系统的稳定和可靠运行。
同时,需要加强人员培训和管理,提高人员的谐波处理能力,确保谐波问题得到及时有效的解决。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理电力系统中的谐波是指在交流电路中产生的频率是基波频率的整数倍的信号。
谐波在电力系统中是一种不可避免的现象,它们会对系统的稳定性、设备的性能和电能质量产生不利影响。
因此,了解谐波的基本原理对于电力系统的设计、运行和维护都是非常重要的。
谐波的基本原理可以从以下几个方面来介绍:谐波的生成原因、谐波的特点以及谐波的影响。
首先,谐波的生成原因主要包括非线性负载、非对称负载和谐波源。
非线性负载是指电力系统中存在的诸如整流器、变频器、电弧炉等非线性设备,它们会导致电流与电压之间产生非线性的关系,从而产生谐波。
非对称负载则是指电力系统中存在的单相负载或者三相负载不平衡,这也会引起谐波。
同时,谐波源还包括谐波发生器等外部因素的影响。
这些因素的存在都会导致系统中出现谐波。
其次,谐波的特点是其频率是基波频率的整数倍,通常表现为正弦波形的畸变。
谐波的频率范围通常为2次、3次、4次等整数倍的基波频率。
在电力系统中,主要关注的是2次到50次的谐波。
而谐波的波形畸变会对电能质量产生很大的影响,例如会导致线路和设备的过热、振动和噪音增加,进而缩短设备的寿命。
此外,谐波还容易引起设备的失常和运行不稳定等问题。
最后,谐波对电力系统的影响主要表现在以下几个方面:设备的影响、线路的影响和系统的影响。
在设备方面,谐波会导致设备的过热、损坏以及性能的下降,降低了设备的可靠性和寿命。
在线路方面,谐波会导致相电流不平衡、金属过热、电缆损耗增加等问题。
在系统方面,谐波会引起电流和电压的畸变,增加系统的损耗和能耗,降低系统的运行效率。
因此,为了减少谐波对电力系统的影响,需要采取一系列的措施。
首先,可以采用合理的设备设计和选型,选择质量好、参数稳定的设备,减少设备的非线性负载。
其次,可以通过对负载的平衡处理和采用适当的滤波器来减少谐波的产生和传播。
此外,也可以通过优化系统的接线设计、提高变压器的耐谐波能力等措施来减少系统中的谐波影响。
电力系统谐波产生的原因
电力系统谐波产生的原因
电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。
1、电源端产生的谐波。
发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,由于制作工艺影响,其铁心也很难做到绝对的均匀一致,加上发电机的稳定性等其他一些原因,会产生一些谐波,但一般来说相对较少。
2、输配电过程产生的谐波。
电力变压器是输配电过程中主要的谐波来源,由于变压器的设计需要考虑经济性,其铁心的磁化曲线处于非线性的饱和状态,使得工作时的磁化电流为尖顶型的波形,因而产生奇次谐波。
较高的变压器铁心饱和程度使得其工作点偏离了线性曲线,产生了较大的谐波电流,其奇次谐波电流的比例可以达到变压器额定电流的0.5%以上。
3、电力设备产生的谐波。
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。
电力系统的谐波产生的原因
电力系统的谐波产生的原因电网谐波来自于3个方面:一就是发电源质量不高产生谐波:发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致与其她一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。
二就是输配电系统产生谐波:输配电系统中主要就是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱与,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱与段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。
它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱与程度有关。
铁心的饱与程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0、5%。
三就是用电设备产生的谐波:晶闸管整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。
我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的就是缺角的正弦波,从而给电网留下的也就是另一部分缺角的正弦波,从而给电网留下的也就是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。
如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果就是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。
经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这就是最大的谐波源。
变频装置。
变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉。
由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。
电力谐波的产生原因及其抑制方法
电力谐波的产生原因及其抑制方法电力谐波指的是电力系统中出现的非正弦波形,是由于电力系统中的非线性负载和电力设备等产生的。
它会对电力系统的稳定性和运行质量产生不利影响,因此需要采取相应的抑制方法来减小谐波水平。
1.非线性负载:电力系统中广泛使用的非线性负载设备,如电弧炉、变频器、电子设备等,其负载特性是非线性的,会导致电流与电压的失配,产生谐波。
2.电力设备:电力系统中的电力设备,如变压器、发电机、变电设备等,其磁化和饱和特性也会引起谐波。
3.电力系统的并联谐振:当电容、电感等元件在电力系统中呈并联连接时,会出现谐振现象,从而产生谐波。
4.电力系统的不对称操作:电力系统中的不对称运行,如三相电流不平衡、电压不平衡等,也会引起谐波的产生。
为了减小电力谐波的影响,可以采取以下几种抑制方法:1.滤波器和补偿器:通过安装合适的谐波滤波器和补偿器,将谐波电流或电压引入这些设备中,并通过调节参数来抑制谐波。
2.谐波控制器:使用专门的谐波控制器,通过对电流进行监测和控制,实现对谐波的有效消除和抑制。
3.谐波发生器:使用谐波发生器对电力系统进行谐波注入,从而实现对谐波的消除或者切除。
4.谐波滤波器:在电力系统中添加谐波滤波器,通过对谐波进行吸收或变换,并将其回馈到电网中,以减小谐波的扰动。
5.调整电力设备:对电力设备进行调整和优化,减小非线性特性,从而降低谐波的产生。
总结起来,电力谐波的产生是由于电力系统中的非线性负载和电力设备等因素所致。
为了有效抑制电力谐波,可以采取滤波器、补偿器、控制器等方法,以减小谐波的影响。
此外,对电力设备进行调整和优化也是降低谐波的有效手段。
对于电力系统的设计和运行,应该重视谐波抑制的问题,从而保证电力系统的正常运行和供电质量。
电力系统的谐波产生的原因
电力系统的谐波产生的原因电网谐波来自于3个方面:一是发电源质量不高产生谐波:发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。
二是输配电系统产生谐波:输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。
它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。
铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。
三是用电设备产生的谐波:晶闸管整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。
我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。
如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。
经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源.变频装置。
变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉。
由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。
谐波的处理方法
谐波的处理方法谐波是指频率为整数倍于基波频率的周期性波动。
在实际生活中,我们经常会遇到各种谐波现象,比如音乐中的和弦、电力系统中的谐波干扰等。
为了减少谐波对系统的影响,需要采取相应的处理方法。
一、谐波的产生原因谐波的产生主要有以下几个原因:1. 非线性负载:当电力系统中存在非线性负载时,比如电弧炉、变频器等设备,会引起电流和电压的非线性变化,从而产生谐波。
2. 不平衡负载:当三相负载的功率不平衡时,会引起电流和电压的不对称,进而产生谐波。
3. 电力系统的谐振:电力系统中的电感元件和电容元件会与电力系统的电容、电感相互作用,形成谐振回路,从而产生谐波。
二、谐波的危害谐波对电力系统和电子设备都有一定的危害,主要表现在以下几个方面:1. 降低电力设备的效率:谐波会增加电力设备的损耗,降低设备的效率。
2. 引起电力设备的过热:谐波会导致电力设备的温升过高,可能引起设备的过热,甚至损坏设备。
3. 造成电力系统的谐振:谐波会使电力系统中的电容、电感形成谐振回路,引起电力系统的谐振,导致设备的振动和噪声。
4. 干扰其他设备的正常工作:谐波会通过电力系统的互感耦合或电磁辐射干扰其他设备的正常工作,引起设备的误动作或故障。
三、谐波的处理方法为了减少谐波对系统的影响,需要采取以下几种处理方法:1. 使用谐波滤波器:谐波滤波器是一种特殊的电路,可以选择性地滤除谐波成分。
通过在电力系统中安装谐波滤波器,可以有效地降低谐波水平。
2. 优化电力系统的设计:在电力系统的设计中,应尽量避免使用非线性负载,并合理设计电力系统的电容、电感等参数,以减少谐波的产生。
3. 提高电力设备的抗谐波能力:对于一些重要的电力设备,可以采用具有较高抗谐波能力的设备,以减少谐波的影响。
4. 加强谐波监测和分析:定期对电力系统进行谐波监测,了解谐波的产生和分布情况,以便采取相应的处理措施。
谐波对电力系统和电子设备都具有一定的危害,需要采取相应的处理方法。
电力谐波的产生原因及抑制方法
电力谐波的产生原因及抑制方法随着工业的快速发展,在电力系统中,非线性负荷大量增加。
这样的非线性负荷在电网中产生的干扰越来越严重,也越来越复杂化,使得电网的供电质量越来越差,对同一电网中的其他用电设备和小型用户的影响越来越大。
在电力系统中,谐波污染与电磁干扰、功率因数降低成为了三大公害。
一、谐波产生的原因谐波是指一个电气量的正弦波分量.其频率为基波频率的整数倍,不同频率的谐波对不同的电气设备会有不同的影响。
谐波主要由谐波电流源产生,当正弦波(基波)电压施加到非线性负载上时,负载吸收的电流与其上施加的电压波形不一至,其电流发生了畸变。
由于负载与整个网络相连接,这样畸变电流就可以流人到电网中,这样的负载就成了电力系统中的谐波源。
二、谐波源的种类在电力系统中产生谐波的主要谐波源有两种。
1.含有半导体等非线性电气元件的用电设备。
比如工业中常见的各种整流电气装置、大容量变频器、大型交直流变换装置以及其他的电力、电子装置。
2.含有电弧和铁磁材料等的非线性材料的用电设备,比如电弧炉、变压器、发电机组等电气设备。
三、谐波的危害1.使供电线路和用电设备的热损耗增加。
(1) 谐波对线路的影响对供电线路来说,由于集肤效应和邻近效应,线路电阻随着频率的增加会很快增加,在线路中会有很大的电能浪费。
另外,在电力系统中,由于中性线电流都很小,所以其线径一般都很细,当大量的谐波电流流过中性线时,会在其上产生大量的热量,不仅会破坏绝缘,严重时还会造成短路,甚至引起火灾。
而当谐波频率与网络谐振频率相近或相同时,会在线路中产生很高的谐振电压。
严重时会使电力系统或用电设备的绝缘击穿,造成恶性事故。
(2) 对电力变压器的影响谐波电琏的存在增加了电力变压器的磁滞损耗、涡流损耗及铜损,对带有不对称负荷的变压器来说,会大大增加励磁电流的谐波分量。
(3)对电力电容器的影响由于电容器对谐波的阻抗很小,谐波电流叠加到基波电流上,会使电力电容器中流过的电流有很大的增加,使电力电容器的温升增高,引起电容器过负荷甚至爆炸。
谐波如何产生
谐波如何产生谐波是指在波形的周期相等的情况下,频率是原始波形频率的整数倍的波形。
谐波往往是不需要的,因为它会降低系统效率,导致能量损失。
在这篇文章中,我们将深入探讨谐波的产生原因和如何减少谐波。
谐波的产生原因1. 非线性元件非线性元件是产生谐波的主要原因之一。
它们在接受信号时会将其分解成多个频率的信号。
当信号通过非线性元件时,会产生与原始频率不同的额外谐波频率,这可能会导致系统失效。
2. 变压器变压器在电力系统中使用广泛。
它们的作用是将电源电压变换为适合使用的电压。
然而,当电压变化引起磁通量变化时,变压器会产生谐波。
3. 电容器和电感器电容器和电感器在电路中也会产生谐波。
当电容器充电或放电时,会产生额外的电流。
同样地,当电感器中的电流变化时,它们也会产生谐波。
4. 断路器和开关断路器和开关会出现强电弧,这会导致高频起伏和谐波。
高频噪声会在电气设备中产生电磁干扰。
减少谐波的方法1. 通过使用线性元件来减少谐波。
线性元件对于谐波的处理是一种有效的方法。
它们可以限制电流和电压,在信号输出之前去除任何额外的谐波。
当需要使用非线性元件时,可以通过添加滤波器来减少谐波。
2. 通过使用变压器降低谐波。
变压器设计可以避免高谐波。
它们可以限制电流并显著减少噪声。
3. 通过使用滤波器来减少谐波。
滤波器可以激活插在电路中,从而有效地消除谐波。
滤波器具有一个马尔查斯克电路,可以与信号中的谐波频率匹配。
4. 通过使用新的技术来减少谐波。
随着技术的不断变化,新的方法正在被实现。
例如,电容器和电感器设计可以减少谐波。
同样,迅速关闭的开关也可以减少谐波。
结论谐波是电力系统中的一个常见问题。
通过限制电流和电压,减少非线性元件的使用,使用变压器和滤波器,可以避免谐波生成。
在工程中,所有这些方法都是非常有效的。
它们可以帮助您保持系统高效,并确保设备以最佳状态运行。
电能质量与电力系统谐波
电能质量与电力系统谐波电能质量是指电力系统中电能的波动、失真和干扰程度。
而电力系统谐波是电能质量中的一个重要指标,它是指电力系统中存在的频率为整数倍于基波频率的电压和电流成分。
本文将从电能质量的定义、电力系统谐波的产生原因以及对电力系统的影响等方面进行探讨。
一、电能质量的定义电能质量是指电力系统中电能的波动、失真和干扰程度。
它包括电压的稳定性、电流的波动、电压和电流的失真以及电磁干扰等方面。
电能质量的好坏直接影响到电力系统的正常运行和电气设备的使用寿命。
二、电力系统谐波的产生原因电力系统谐波的产生主要有以下几个原因:1. 非线性负载:非线性负载是电力系统谐波的主要源头。
例如,电弧炉、电焊机、电力电子设备等都属于非线性负载,它们会引入大量的谐波电流。
2. 谐振:电力系统中的谐振现象也会导致谐波的产生。
当电力系统中存在谐振回路时,谐振频率的电压和电流成分会增加。
3. 电力系统的不平衡:电力系统中的不平衡现象也会引入谐波。
例如,三相电压不平衡会导致谐波电流的产生。
三、电力系统谐波对电力系统的影响电力系统谐波对电力系统的影响主要有以下几个方面:1. 电力设备的损坏:谐波电流会导致电力设备的过热和损坏,缩短设备的使用寿命。
2. 电力系统的能效降低:谐波电流会导致电力系统的能效降低,增加电能的损耗。
3. 电力系统的稳定性下降:谐波电流会导致电力系统的电压波动和电流波动,降低电力系统的稳定性。
4. 对其他用户的干扰:谐波电流会通过电力系统的耦合作用传递给其他用户,对其电力设备产生干扰。
四、电力系统谐波的控制方法为了减少电力系统谐波对电力系统的影响,可以采取以下控制方法:1. 使用滤波器:在电力系统中安装滤波器可以有效地减少谐波电流的传输和谐波电压的产生。
2. 优化电力设备:选择低谐波的电力设备可以减少谐波的产生。
3. 控制非线性负载:合理控制非线性负载的使用,减少谐波电流的产生。
4. 加强电力系统的监测和管理:通过对电力系统的监测和管理,及时发现和解决谐波问题,保证电力系统的正常运行。
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。
煤矿电力系统谐波分析及治理
煤矿电力系统谐波分析及治理随着煤矿企业的不断发展壮大,电力系统也逐渐成为煤矿企业生产中不可或缺的重要环节。
然而在电力系统中,谐波问题一直是煤矿企业面临的重要挑战之一。
谐波问题会对电力设备、生产设备和工作环境造成严重影响,因此煤矿企业急需对电力系统进行谐波分析和治理,以确保生产的正常运行和员工的安全。
一、谐波产生的原因1. 非线性负载:在煤矿企业的生产过程中,经常会有大量的非线性负载如变频器、整流器、电弧炉等,这些负载会引起谐波的产生。
非线性负载导致电流波形不再是正弦波,而是包含有大量谐波成分的波形。
2. 高压电力设备:煤矿企业通常采用高压电力设备来确保能源传输的远距离和大功率传输,在这种情况下,电力系统中谐波的产生更为严重。
3. 并联运行的设备:煤矿企业生产的设备通常是相互关联并联运行的,这样会导致电力系统中谐波的相互干扰。
二、谐波对煤矿电力系统的影响1. 对电力设备的影响:谐波会导致电力设备温升升高、绝缘老化、电机转矩波动等问题,严重时还会导致电力设备的故障,增加了维护成本和生产成本。
2. 对生产设备的影响:谐波会导致生产设备的转矩波动、振动增大,甚至损坏设备,影响了煤矿企业的生产效率和生产质量。
3. 对工作环境的影响:谐波会导致照明设备的闪烁、电磁辐射增加,给员工的工作环境带来不适和安全隐患。
对于煤矿企业的电力系统,谐波分析是非常重要的一步,只有通过深入的谐波分析,才能找出谐波产生的根本原因,采取合理的措施来解决谐波问题。
1. 谐波测试仪器的选择:在进行谐波分析之前,需要选用合适的谐波测试仪器对电力系统进行测试,检测谐波的频率、幅值、相位等参数。
2. 数据采集与分析:利用谐波测试仪器进行数据采集,对电力系统的谐波进行分析,找出谐波的产生原因和谐波的主要特性。
3. 谐波问题的诊断:通过对谐波数据的分析和对电力设备、生产设备的影响分析,可以对谐波问题进行准确定位,找出谐波问题的具体来源。
1. 选择合适的滤波设备:根据谐波测试分析的结果,选择合适的滤波设备来抑制电力系统中的谐波。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
电力系统的谐波产生的原因电网谐波来自于3个方面:一是发电源质量不高产生谐波:发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。
二是输配电系统产生谐波:输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。
它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。
铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。
三是用电设备产生的谐波:晶闸管整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。
我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。
如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。
经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。
变频装置。
变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉。
由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。
其中主要是2 7次的谐波,平均可达基波的8% 20%,最大可达45%。
气体放电类电光源。
荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。
分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。
家用电器。
电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等,因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。
在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。
这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。
供电系统的无功补偿及谐波治理在供电系统中,为了节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平,经常采用各种无功补偿装置。
近年来,配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、各种电力电子设备以及电气化铁路大量应用。
这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点,在运行中会产生大量谐波。
这些谐波对无功补偿装置造成了严重影响。
在供电系统中,对于某次谐波,作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振,则会出现过电压而造成危害。
当无功补偿装置运行地点的谐波比较严重时,电压、电流波形会有很大畸变,电容器投切控制信号的传输就会受到影响,从而有可能引起装置的误动或拒动。
另一方面,并联电容器对电网谐波的影响也很大。
若电容器容抗和系统感抗配合不恰当?熏将会造成电网谐波电压和电流的严重放大?熏给电容器本身带来极大损伤。
可见,无功补偿与谐波治理两者关系密切。
产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置;治理谐波的装置通常也是补偿无功的装置。
因此,为了寻求能同时实现无功补偿和谐波治理的装置,就必须将二者结合起来进行研究。
2电容器无功补偿装置中的谐波问题谐波源有两种一种是谐波电流源,这些用电设备中的谐波含量取决于它自身的特性和工作状况。
基本上与供电系统参数无关。
另外一种是谐波电压源。
发电机在发出基波电势的同时,也会有谐波电势产生,其谐波电势大小主要取决于发电机本身的结构和工作状况。
实际上,在电网中运行的发电机和变压器等电力设备输出的谐波电势分量很小,几乎可以忽略。
因此,在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源主要是谐波电流源。
在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主,电容器支路以容抗为主。
在工频条件下,并联电容器的容抗比系统的感抗大得多可发出无功功率,对电网进行无功补偿。
但在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网,对这些谐波频率而言电网感抗显著增加而补偿系统容抗显著减小导致谐波电流大部分流入电容器支路,若此时电容器的运行电流超过其额定电流的1.3倍,电容器将会因过流而产生故障。
另外,针对无功补偿系统的调谐频率,如果电网中存在该特定频率的谐波电流源,则该谐波将直接被放大严重时还会发生并联谐振或串联谐振。
系统谐振将导致谐波电压和电流明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。
2.1谐波与并联谐振当电网中的谐波主要由非线性用电负荷产生时,此时的谐波源可看作一个很大的电流源,其产生的谐波电流加在系统感抗和电容器的容抗之间,形成并联回路(如图1所示)。
由图可见,流入电容器支路的n次谐波电流为:由式(1)可看出:当电网阻抗和电容器阻抗相等时,即:时,将形成并联谐振。
此时,即使系统中的n次谐波电流不大,流入电容器的n次谐波电流也将会很大(理论上为无穷大,实际上由于存在电阻谐波电流为一很大的有限值),被放大的谐波电流流经电容器时可导致其内部组件过热而出现故障。
2.2谐波与串联谐振当上一级电网系统电压波形严重畸变时此时的谐波源相当于一个很大的电压源。
谐波电压将在变压器的感抗和电容器的容抗间形成串联回路(如图2所示)。
当感抗和容抗相等时?熏将形成串联谐振。
此时谐波电压将在串联回路上形成强大的电流直接流经补偿电容器使电容器因过流而迅速故障。
由以上分析可见在有谐波背景的供电系统中单独使用电容器进行无功补偿时若发生并联谐振或串联谐振大部分谐波电流将流入电容器组中而导致其迅速产生故障。
为了避免上述情况的发生就必须寻求新的能同时实现无功补偿和谐波治理的装置。
3能同时实现无功补偿与谐波治理的装置3.1无源滤波器在有谐波背景的电网中,为了滤除谐波,就要为谐波提供一条释放路径即保留基波而使谐波短路也就是使谐波通过滤波器直接流回谐波源而不注入系统。
为此,可采用一种LC无源滤波器,常用的是单调谐滤波器,它由适当数值的电容、电感和电阻组合而成(如图3a所示)。
通过设置参数,使得在需要滤除的谐波频率上装置的感抗和容抗相等而抵消?熏即在调谐频率上滤波器呈现低阻抗,这样该频次谐波就可顺利通过滤波器并返回谐波源,从而达到滤除谐波的目的。
而对于非调谐的基波和其它次谐波滤波器则呈现高阻抗,带来的影响很小。
除了上述针对某次谐波频率而设置的滤波器外常用的还有一种高通滤波器如图3b所示,它对于某一频率以后的所有频率都呈现低阻抗,可滤除多种高次谐波。
在实际工程应用中,根据供电系统中谐波的组成成份往往设置两组LC滤波器,一组为单调谐滤波器用来滤除含量较大的某次谐波;另一组为高通滤波器可对高次谐波实现减幅。
上述调谐滤波器实现起来非常简单,就是在原来并联电容器的支路上串接一个适当大小的电抗器。
此时,整个补偿电容器支路对谐波源基波仍呈容性保持其无功补偿作用不变。
而对高次谐波补偿支路则呈感性避免了与系统形成电流谐振消除或减小了由于补偿电容所引起的谐波电流放大现象。
如何选择电抗器的大小呢?目前我国并联电容器配置电抗器的电抗率K(K=XK/XC,XK为电抗器的基波感抗XC为电容器的基波容抗)主要有4种:<0.5%,4.5%,6%12%。
配置K<0.5%电抗器的主要目的是限制电容器的合闸涌流;当采用电抗率为4.5%或6%的串联电抗器时,可抑制5次以上的谐波电流;当采用电抗率为12%的串联电抗器时,可抑制3次以上的谐波电流。
另外需注意,上述装置对谐振频率要求非常严格。
若谐振点漂移,将有可能放大谐波电流,因此必须保证电抗器和电容器的数值不能因温度、环境等因素而发生变化。
为满足此要求,滤波电抗器应采用电抗值可调的空芯或铁芯电抗器制造精度要求为正误差。
对于电容器,最好选用制造精度为正误差具有防爆、损耗低、放电特性好等特点的谐波滤波电容器。
在确定其额定电压等级时,需考虑串联电抗器产生的电压降及谐波电压的影响,一般应选择高于系统电压。
另外,在系统运行中,电容器组经常需要分组投切,此时就要根据补偿容量和谐波要求来解决各组间的配合问题。
随着电力电子技术的发展,用晶闸管实现的静止无功补偿装置因其优良的性能而被广泛应用。
例如,有一种兼有谐波治理功能的动态无功功率补偿装置叫做晶闸管投切电容器TSC(ThyristorSwitchedCapacitor)这种装置性能良好,被很多场合采用,但线路组成比较复杂,故障点多,维护量相对较大。
另外还有一种典型的动态无功补偿及谐波滤波装置为固定电容器+晶闸管相控电抗器FC+TCRFixedCapacit+ThyristorControlledReactor。
该装置根据局部电网最低功率因数设置固定电容器根据谐波的阶次,由电抗器串联固定电容器组成LC谐波吸收回路,根据电网功率因数变化量来调节相控电抗器的大小实现局部电网无功补偿和谐波治理。
相对TSC来说,该装置线路简单故障率低运行也较稳定,值得推广。
近来又开发出一种新型无功补偿兼谐波治理装置——晶闸管投切滤波器TSFThyristorSwitchedFilters。
它兼有传统TSC和电力滤波器的优点,并且可抑制因负载变动而引起的电网电压波动。
在基波频率下,TSF的基波阻抗呈容性,可向系统输出无功功率,并且其大小可通过晶闸管进行调节。
对于系统中常见的主要的谐波,可接近谐振并呈现很低的阻抗,使谐波电流流入滤波器,从而可同时达到无功补偿和滤除谐波的目的。
由于系统中存在的谐波电流通常有多个频率,若采用单调谐滤波器来滤除谐波,则需安装多个滤波器。
此时需注意,在投切滤波器时,必须从低次向高次逐次投入,而在切除时则必须从高次向低次依次切除。
否则,不仅不能达到抑制谐波电流的作用,反而会将其放大。
研究表明,该装置结构简单,易于实现,有实际应用和推广价值。
无源滤波器是传统的进行无功补偿和谐波治理的方法?熏具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠、维护方便等优点因此被广泛采用。
但是无源滤波器的滤波性能受系统和负载参数的影响较大,易于与系统发生并联谐振,导致谐波放大从而使滤波器过载甚至烧毁,另外它只能消除特定次的谐波,动态性能相对较差,无功补偿效果也不是很理想。
为此,急需开发出新的装置来弥补上述缺陷。
3.2有源滤波器目前在无功补偿装置中进行谐波治理的一个重要趋势是采用有源滤波器APFActivePowerFilter。