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變頻電源諧波的危害與處理

姚小熊27 ? 來源:電工學習網(wǎng) ? 作者:電工學習網(wǎng) ? 2020-09-24 09:31 ? 次閱讀
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一、變頻電源運用中的疑問

在工業(yè)調(diào)速傳動范疇中,與傳統(tǒng)的機械調(diào)速比照,用變頻電源調(diào)速有許多利益,運用十分廣泛,但由于變頻電源逆變電路的開關(guān)特性,對其供電電源構(gòu)成了一個典型的非線性負載,變頻電源在現(xiàn)場通常與其它設(shè)備一同作業(yè),例如核算機和傳感器,這些設(shè)備常常設(shè)備得很近,這么或許會構(gòu)成彼此影響。因而,以變頻電源為代表的電力電子設(shè)備是共用電網(wǎng)中最首要的諧波源之一,其對電力體系中電能質(zhì)量有著首要的影響。供電體系諧波的界說是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分化,除了得到與電網(wǎng)基波頻率一樣的重量,還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的重量,這有些電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1) 稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波,稱為非諧波(Non-harmonics)或分數(shù)諧波。諧波實習上是一種 煩擾量,使電網(wǎng)遭到“污染”,電能質(zhì)量下降。電工技能范疇首要研討諧波的發(fā)作、傳輸、丈量、危害及按捺,其頻率計劃通常 為2≤n≤40。

二、諧波的發(fā)作進程

向共用電網(wǎng)寫入諧波電流或在共用電網(wǎng)上發(fā)作諧波電壓的電氣設(shè)備稱為諧波源。具有非線性特性的電氣設(shè)備是首要的諧波源,例如帶有功率電子器材的變流設(shè)備,溝通操控器和電弧爐、感應爐、熒光燈、變壓器等。

諧波發(fā)作的根柢要素是由于非線性負載所構(gòu)成的。當電流流經(jīng)負載時,與所加的電壓不呈線性聯(lián)絡,就構(gòu)成非正弦電流,然后發(fā)作諧波。

諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù),依據(jù)法國數(shù)學家傅立葉(M.Fourier)剖析原理證實,任何重復的波形都能夠分化為富含基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波重量。諧波是正弦波,每個諧波都具有紛歧樣的頻率、凹凸與相角。諧波能夠區(qū)別為偶次與奇次諧波。在平衡的三相體系中,由于對稱聯(lián)絡,偶次諧波現(xiàn)已被消除了,只需奇次諧波存在,奇次諧波致使的危害比偶次諧波更多更大。中國工業(yè)公司也不斷添加的運用發(fā)作諧波的電氣設(shè)備,例如晶閘管電路供電的直盛跋涉機、交-交變頻設(shè)備、軋鋼機直撒播動設(shè)備、晶閘管串級調(diào)速的風機水泵和操練電弧爐等。這些設(shè)備取用的電流對錯正弦形的,其諧波重量使體系正弦電壓發(fā)作畸變。諧波電流的量取決于諧波源設(shè)備自身的特性及其作業(yè)情況,而與電網(wǎng)參數(shù)無關(guān),故可視為恒流源。 各種晶閘管電路發(fā)作的諧波次數(shù)與其電路辦法有關(guān),稱為該電路的特征諧波。除特征諧波外,在三相電壓不平衡,觸發(fā)脈沖不對稱或非安穩(wěn)作業(yè)情況下,上述電路還會發(fā)作非特征諧波。進行諧波剖析和核算最有含義的是特征諧波,假定5,7,11,13次等。如直流側(cè)電流波紋較大,則5次諧波幅值將增大,別的各次諧波幅值將削減。 當電網(wǎng)接有多個諧波源時,由于各諧波源的同次諧波電流重量的相位紛歧樣,其和將小于各重量的算術(shù)和。 變壓器激磁電流中富含3,5,7等各次諧波重量。由于變壓器的原副邊繞組中總有一組為角形接法,為3次諧波供應了通路,故3次諧波電流不流入電網(wǎng)。但當各相激磁電流不平衡時,可使3次諧波的剩余重量(最多可達20%)進入電網(wǎng)。

三、諧波危害

關(guān)于電力體系來說,電力諧波的危害首要體現(xiàn)有以下幾方面:

(1)添加輸、供和用電設(shè)備的額外附加損耗,使設(shè)備的溫度過熱,下降設(shè)備的運用率和經(jīng)濟效益:

(2)電力諧波對輸電線路的影響:

諧波電流使輸電線路的電能損耗添加。當寫入電網(wǎng)的諧波頻率坐落在網(wǎng)絡諧振點鄰近的諧振區(qū)內(nèi)時,對輸電線路和電力電纜線路會構(gòu)成絕緣擊穿。

(3)電力諧波對變壓器的影響:

諧波電壓的存在添加了變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及絕緣的電場強度,諧波電流的存在添加了銅損。對帶有非對稱性負荷的變壓器而言,會大大添加勵磁電流的諧波重量。

(4) 電力諧波對電力電容器的影響:

富含電力諧波的電壓加在電容器兩頭時,由于電容器對電力諧波阻抗很小,諧波電流疊加在電容器的基波上,使電容器電流變大,溫度添加,壽數(shù)縮短,致使電容器過負荷乃至爆破,一同諧波還或許與電容器一同在電網(wǎng)中構(gòu)成電力諧波諧振,使缺陷加重。

(5)影響繼電保護和主動設(shè)備的作業(yè)牢靠性:

分外關(guān)于電磁式繼電器來說,電力諧波常會致使繼電保護及主動設(shè)備誤動或拒動,使其動作失掉挑選性,牢靠性下降,簡略構(gòu)成體系事端,嚴首挾制電力體系的安全作業(yè)。

(6)對通訊體系作業(yè)發(fā)作煩擾:

電力線路上流過的幅值較大的奇次低頻諧波電流經(jīng)過磁場耦合時,會在鄰近電力線的通訊線路中發(fā)作煩擾電壓,煩擾通訊體系的作業(yè),影響通訊線路通話的了解度,乃至在極點的情況下,還會挾制著通訊設(shè)備和人員的安全。

(7)對用電設(shè)備的影響:

電力諧波會使電視機、核算機的圖形畸變,畫面亮度發(fā)作不堅決改動,并使機內(nèi)的元件溫度呈現(xiàn)過熱,使核算機及數(shù)據(jù)處理體系呈現(xiàn)差錯,嚴峻乃至危害機器。

此外,電力諧波還會對丈量和計量儀器的指示禁絕確及整流設(shè)備等發(fā)作不良影響,它現(xiàn)已變成其時電力體系中影響電能質(zhì)量的大公害。

四、諧波處理

處理諧波疑問,按捺輻射煩擾和供電體系煩擾,可選用屏蔽、隔絕、接地及濾波等技能辦法。處理諧波的首要辦法有:加大體系短路容量;跋涉供電電壓等級;添加變流設(shè)備的脈動數(shù);改進體系的作業(yè)辦法,設(shè)置溝通濾波器等都能減小體系中的諧波成分。溝通濾波器又分為無源濾波器和有源濾波器兩種。有源濾波器是一種向體系寫入抵償諧波電流,以抵消非線性負荷所發(fā)作的諧波電流的能動式濾波設(shè)備。它能對改動的諧波進行活絡的動態(tài)盯梢抵償,且抵償特性不受體系阻抗影響。其構(gòu)造相對雜亂,作業(yè)損耗較大,設(shè)備造價高;在抵償諧波的一同,也會寫入新的諧波。無源濾波器(又稱LC濾波器)是運用LC諧振原理,人為地構(gòu)成一條串聯(lián)諧振支路,為欲濾除的首要諧波供應阻抗極低的通道,使之不寫入電網(wǎng)。LC濾波器構(gòu)造簡略,吸收諧波效果顯著;但僅對固有頻率的諧波有較好的抵償效果;且抵償特性受電網(wǎng)阻抗的影響很大,在特定頻率下,電網(wǎng)阻抗和LC濾波器之間或許會發(fā)作并聯(lián)諧振或許串聯(lián)諧振。

五、總述

無功功率抵償, 諧波處理技能是其時乃至往后恰當長的時期內(nèi), 減輕電力供需敵視, 改進供電質(zhì)量的一種行之有用的辦法之一, 經(jīng)廣泛推行運用后, 能為國家和用戶帶來無量的經(jīng)濟效益和超卓的胡歌效益。將變頻電源發(fā)作的諧波操控在最小計劃內(nèi),抵達科學合理用電,按捺電網(wǎng)污染,跋涉電源質(zhì)量。

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