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电网谐波污染产生的原因及治理措施

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  • 发布时间:2015/1/23 10:45:39
  • 作者:银河电气

  电网谐波污染即电力系统的谐波问题。早在20世纪初电网中的谐波问题就已经引起了人们的注意,随着电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置广泛运用到各行各业,而谐波所造成的危害也日趋严重。

电网谐波污染产生的原因

  到底是什么对电网产生了污染呢?电网谐波主要产生于以下几个方面:

1发电源质量不高产生电网谐波污染

  发电机的三相绕组在制作时很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致,加上其他一些原因,发电源会产生一些谐波,但它产生的谐波一般来说很少,不是主要原因。

2输配电系统产生电网谐波污染

  输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁芯饱和,磁化曲线的非线性,加上变压器设计上将其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。

3用电设备产生电网谐波污染

  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,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。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。

4变频装置、家用电器等产生电网谐波污染

  由于变频装置采用了相位控制,谐波成分很复杂,随着变频调速的运用越来越广泛,对电网造成的谐波也越来越多。家用电器中一些具有调压整流装置也会产生较深的奇次谐波,有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也会改变波形,虽然家用电器功率较小,但数量庞大,也是谐波的主要来源之一。

电网谐波污染带来的危害

  电网是用来给设备提供稳定的运行电压,而电网谐波造成的电网污染使正弦电压、电流波形畸变,会给电力系统的发供电设备出现许多异常现象和故障。电力系统中谐波的危害是多方面的:

1对供配电线路的危害

  供配电系统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障线路与设备的安全。但在电网谐波的影响下,继电器极易产生误动或拒动,不能全面有效的起到保护作用。同时电力系统中的谐波使得电网电压和电流波形发生畸变,影响电网的质量。

2对电力设备的危害

  当电网存在谐波时,会使电力电容器使用寿命缩短,谐波严重时还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸,而且电力电容器投入到电压已经畸变的电网中时还可能使电网的谐波加剧。电网中的谐波使变压器各种损耗加大,影响到变压器的实际使用容量,在选择变压器的同时不得不考虑留出电网中的谐波含量,此外谐波使得变压器噪声增大。电力电缆也会因为谐波次数高频率上升而产生严重的趋肤效应,电缆实际载流量变小。

  电动机受到谐波影响后增加了附加损耗,效率降低,严重时电动机会过热。负序谐波产生的负序旋转磁场会减少电动机出力,另外电动机的谐波电流,当频率接近某零件的固有频率是还会发生共振,发出噪声。

  电网的谐波还会对弱电系统设备产生干扰,影响电力测量的准确性,并且对人体还有一定程度影响。

电网谐波污染控制与治理措施

  我国于1993年颁布了限制电力系统谐波的国家标准《GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波》,规定了公用电网谐波电压限值和用户向公用电网注入谐波电流的允许值,电力系统方面也做了大量的防止高次谐波入侵电网的各项措施。

  在实际工作中的电网谐波治理从对谐波治理技术研究和监督监测手段方面来进行。如在设备输入端加入滤波器,在用电设备配电回路中使用无功补偿装置、综合电能质量补偿装置等。

  在谐波监督监测方面采用变频功率分析仪器,能够完成快速计算,采样频率足够高,采样点数多,精确度高,准确完成对测量端的谐波分析。