浅谈电力系统谐波的危害与治理

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变压器局部严重过 等次谐波, 目 。 前 谐波与电磁干扰、 功率因数降低被列 产生机械振动和噪声等故障 , 因此增加整流的相数或脉动数 , 可有效 为电力系统的三大公害,因而了解谐波产生的机 热, 电容器 、 电缆等设备过热 , 绝缘部分 老化、 变 地抑制低次谐波。 不过 。 这种方法 虽 然在理论 E 可 理, 研究和清除供配电系统中的高次谐波, 对改于 质, 设备寿命缩减, 直至最终损坏。 以 实现, 但是在实际应用中的投资过大 , 在技术上 供电质量 、 确保电力系统安全、 经济运行都有着十 2 谐波会引起电网 3 谐振 , 可能将谐波电流放 对消除谐波并不十分有效 , 该方法多用于大容量 分重要的意义。 大几倍甚至数十倍 , 会对系统构成重大威胁, 特别 的整流装置负载。 所谓 , 谐波 即理想的电力系统 向用户提供 的 是对电容器和与之串联的电抗器,电网谐振常会 3 3改变部分运行 、 接线方式 , 减小谐波的产 应该是—个恒定工频的正弦波形电压 , 但是由于 使之烧毁。 生、 叠加、 放大、 产生危害的机会 各种原因, 使这种理想状态在实际中无法存在 。 因 2 谐波会导致继电保护和自动装置误动作 。 4 增加电网的短路容量、提高电气设备的短璐 此通过对周期性电压或电流的傅立叶分解 , 所得 造成不必要的供电中断和损失。 比, 来降低谐波对同一电网 E 其他i备的影响。 爨 到的 频率为基波整数倍分量的含有量, 称为谐波。 2 谐波会使电气测量仪表计量不准确, - 5 产生 加强运行时的实时控制, 避免轻负荷、 高电压 1 谐波的来源 计量误差。给供电部门或电力用户带来直接的经 的运行状态,以减少谐波电压过高对系统电器设 1 中频炉、 . 1 电弧炉等设备是该地区 谐波的主 济损失 备的影响; 要来源 2 谐波会对设备附近的通信系统产生干扰, 6 有j 的将配变中间相改接 A或者 C相。 献 减 对该地区负荷进行分析 , 发现主要 的原因是 轻则产生噪声 , 降低通信质量厘 - 导致信息丢失 , 少变压器群产生的谐波。在可能的情况下 。 贝 0 接成 该地区特钢工业发达, 中频炉、 电弧炉等作为—类 使通信系统无法正常工作。 △,l , y 形 将谐孜在高压侧消化。 I 2 谐波会干扰计算机系统等电子设备 的正 . 7 高效的加热源已经非常普及。电 弧炉是利用电极 3 整流变压器采用 Y 或 / _ 4 , Y接线 物料问产生的电弧熔炼金属 , 因此, 它的电流波形 常工作, 造成数据丢失或死机。 该方法可抑制 3 的倍数次的高次谐波 ,以整 很不规则, 含有多种谐波 次到 7 以 间谐波 , 次) 及 . 2 谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、 流变压器采用 / 8 Y接线形式为例说明其原 理, 当高 这是谐波的—个重要来源。而中 频炉是工频电流 核磁共振等设备的工作性能, 造成噪声干扰和图 次谐波 电流从晶闸管反 串到变压器副边绕组内 整流后再变为中频 , 再利用电磁感应来熔炼金属 , 像紊乱。 时, 3 其中 的 滴 次谐波电流无路可通, 所以 因此产生大量的高次谐波,其中以 5 7 l 次、 次、1 3 力系统谐波治理方法 电 自 然就被抑制而不存在 。但将导致铁心内出现 3 次等奇次谐波为主。这正是该地区谐波的主要来 3 针对谐波源进行治理 . 1 而该磁通 源。 。 按谁干扰 , 谁污染 , 谁治理的原则 , 进行谐波 将在变压器原边绕组内产生 3 的倍数次高次谐波 1 2用户变压器群是该地 区谐波的重要来源 源当地治理。 即对于产生大量谐波的用户 , 在用户 电动势, 从而产生 3 的倍数次的高次谐波电流。 因 般情况下 , 三相变压器由于铁芯为“ ” 日 形 根据装置的原理不同, 为它们相位—致 , 只能在形绕组内产生环流, 将能 状, 中相比边相要短一半 , 因此, 三个磁路的不对 可分为无源电力滤波器 D 和有源电力滤波器 量消耗在绕组的电阻中, 故原边绕组端子 E 不会 称引起变压器劢磁电流中含有谐波分量。 以当 (P) 所 出现 3 的倍数次的高次谐波电动势。从以 匕 分析 A F。 对空载三相变压器加电压激励时,即使受电侧没 无源电力滤波器利用电容、电感谐振的原理 可以看出, 三相晶闸管整流装置的整流变压器采 从而保证电压畸变率处在 用这种接线形式时, 谐波源产生 的 3(是正整数) n n 有零序电流通路( 中性点不接地或三角形接线) , 励 吸收阻止相应次谐波。 磁电流中也会脊 谐波分量。 虽然在实际运 i 行时, 这 较低水平。 —般根据需要吸收的谐波次数 , 设置合 次谐波激磁电流在接线绕组 内 形成环流 , 不致便 个诣黼 嘻 臣 但 由 小, 于变压器绕组接法以及各 适的 L 参数 , C 分别设置滤波装置。 谐波注入公共电网。这种接线形式的优点是可以 该地区已有用户装设 了此类无源滤波补偿装 自 然消除 3 的整数倍次的谐波, 是抑制高次谐波 绕组和电网各相的连接统—规定时 , 则各台变压 器励磁电流里的同次谐波彼此叠加 , 形成了电网 置。 装设 5 次滤波装置 , 、 7 采用可控硅自动投切 , 的最基本方法 , 该方法也多用于大容量的整流装 中谐波的又—重要来源。例如 , 在绝大多数配变 在滤除谐波的同时, 对无功也进行了补偿。 2 置负载。 但 廷 中,I Yy 接线, 者I ,l 是 I 变压器的中间的铁柱对应 的 无源装置不能满足对无功功率和谐波进行快速动 线圈即中相接的都是 B , 相 这样的统—接法, 就为 态补偿的要求。同时还要注意不能在滤除某次谐 减小带来的影响 357 、、 等次谐波提供了—个分别互相叠加的条件。 波时,C参数恰好是另一个谐波的谐振参数 , L 而 根据 《 用建筑 电气设 计规 范 ) j 民 j r G r 在该地区,现有 3 k 5 V用户变压器 5台,总容量 使此谐波放大。 1—2. 0“ 693. 为控制各类非线性用 电设备所产生 3 1 40V , k 0 k A 1 V用户 变压 器约 80台 ,总 容量 0 0 而有源电力滤波 的 谐波引起的电网 30V o 3 k A 如此庞大的用户变群又成为了谐波的又 波发生器,它通过谐波采样装置将谐波源发 出的 内, 宜采限下列措施: 各类大功率非线性用电设备 q ̄ - 。 谐波采集后 , 再完整地复制出大小相等 、 方向相反 变压器的受电电压有多种可供选择时 , 如选用较 的谐波 , 并接人电网 , 将谐波抵消 , 其产生的谐波 低电压不能符合要求, 1 3谐波的其他来源 宜选用较高电压。” 也就是 事实上 , 谐波还有其他的来源 , 各类生产用 随谐波源的变化而变化, 是一种新型的滤波装置 , 中 频炉等大功率非线性用电设备在选型时, 尽基 电如电镀 、 电泵等, 生活用电中如电视机、 电脑、 荧 但费用较高。 选择较高电压。 在无功补偿设计中除了应注意避免并联电容 光灯等采用开关 电源或其他电力 电子技术的装 3 增加整流变压器二次侧整流的相数 . 2 对于带有整流元件的设备, 尽量增加整流的 器与系统感抗的谐振, 除了验算基波外 , 还需要验 置, 单独来看, 所产生的谐波非常微小 , 但是由于 相数或脉动数, 可以较好地消除低次特征谐波, 该 算 357 、 次等主要谐波, 、 避开这些参数 , t 防l 在该 其数量的极其庞大, 也是不可忽视的—部分。 2谐波的危害 措施可减少谐波源产生的 谐波含量 , —般在工程 次谐波发生谐振。 参考 文献 2 谐波会使公用电网中的电 . 1 力设备产生附 设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主 加的损耗 , 了 电、 降低 发 输电及用电设备的效率 。 要谐波源之一,其在交流侧所产生的高次谐波为 『 戚伟基 电力系 1 1 统中的谐波分析及消除方法. 大量三次谐波流过中线会使线路过热 ,严重的甚 t 1 K 次谐波,即整流装 置从 6 脉动谐波次数为 【 罗安. 2 1 电网谐波治理和无功补偿技术及装引 . n 6 ,如果增加到 1 脉动时,其谐波次数为 北京: = K1 2 中国电力出版社 。O 6 2O, 至可能引发火灾。 2 2谐波会影响电气设备的正常工作 , 使电机 n 1K 1 中 K为正整数) = 2 淇 , 这样就可 以消除 57 、

科技 论 坛 II I
浅谈 电力 系统谐波 的危害 与治司, 哈 黑龙江 哈 尔滨 1 00 ) 5 00
摘 要: “ 谐波 污染” 已经成为电网内三 大公害之一, 只有各 方面都重视起 来, 进行治理 , 才能还电网一个干净的环境。
关键词: 电力 系统 ; 波 ; 理 谐 治
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