谐波分析与防治.doc

《谐波分析与防治.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、概述电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，评价电能质量有三方面标准。首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的崎变率，也就是谐波所占的比重。我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网屮大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。举个常见的例子来说，电子节能灯在使用量所占比重较小的电网屮运行，的确比

2、常用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且使用寿命也长。但是相反，在大量投运节能灯后，就会发现节能灯的损坏率大大提高。这是由于节能灯是非线性负荷，它产生较大的谐波污染了这一片电网，造成三相负荷基本平衡情况下，屮心线电流居高不下，线电压与相电斥之比比1要小得多，造成了该片电网供电质量下降，用电设备发热增加，电网线损增加，使得该区的配变发热严重，严重影响其使用寿命。因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理，使谐波分量不超过国家标准。电力系统中谐波的来源电力系统小的谐波来自电气设备，也就是说来自发电设备和用电设备。由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点

3、不失真的正弦波。H前我国应用的发电机有两大类:隐极机和凸极机。隐极机多用于汽轮发电机，凸极机多用于水轮发电机。对于谐波分量而言，隐极机优于凸极机，但随着科技进步，可控硅、TGBT等电子励磁装置的投入，使发电机的谐波分量有所上升。当发电机的端电床高丁额定电圧的10%以上时，由于电机的磁饱和，会使电床的三次谐波明显增加。同样在变压器的电源侧电压超过额定电压10%以上吋，也会使二次侧电压的三次谐波明显增加。由于电网电压偏移在±7%以下，所以发电、变电设备产生的谐波分量都比较小，比国家的考核标准低的多，因此发电、变电设备不是影响电网电压波形方而质量的主要矛盾。为此，影响电网电压波形质量的主要孑盾是非线

4、性用电设备，也就是说菲线性用电设备是主要的谐波源，菲线性用电设备主要有以下四大类：•电弧加热设备：如电弧炉、电焊机等。•交流整流的直流用电设备：如电力机车、电解、电镀等。•交流整流再逆变用电设备：如变频调速、变频空调等。•开关电源设备：如小频炉、彩色电视机、电脑、电子整流器等。这些用电设备都是非线性用电设备，但它们产生的谐波各不相同，具体举例分析如下：电弧加热设备是由于电弧在70伏以丄才会起弧，才会有弧电流，并且灭弧电压略低于起弧电压，造成弧电流与弧电压的非线性。此外，弧电流的波形还有一定的非对称性。正是由于弧电流是非正弦波，造成电弧加热设备对电网的谐波污染比较大，血且多为18次以下的低次谐波

5、污染。其实电焊机在上世纪四、五十年代已广泛应用。由于当吋电弧加热设备量少，电焊机应用的同时率就更小了，对整个电网的影响比较小，但在为吋已发现在烧电焊吋，局部低压电网的电压和电流变化很大，有较大的谐波影响。交流整流直流用电设备的谐波产生的原因是由于整流设备有一•个阀电压，在小于阀电压时，电流为零。这类用电设备为了提供平稳的直流电源,在整流设备屮加入了储能元件（滤波电容和滤波电感），从而使阀电压提高，加激了谐波的产生量。为了控制直流用电设备的电压和电流，在整流设备屮应用了可控硅，这使得该类设备的谐波污染更严重，而且谐波的次数比较低。交流整流再逆变用电设备，在交流变直流过程中产生的谐波与上述的交流整

6、流直流用电设备一样，它在直流逆变成交流吋乂有逆变波形反射到交流电流，这类设备产生的谐波分量不仅有低次谐波，也有高次谐波。虽然这类设备单台容量比上述两类设备容量要小，但它的分布面广，数量多，是H前推广使用的技术手段，因此它的谐波污染应引起足够关注。开关电源设备冃前应用很广，它的工作原理是先把交流整流成直流，通过开关管控制变压器初级电流的开通和关闭，从而在变压器二次侧感应出电流，供给用电设备。此外，开关电源的频率比较高一般在40kHz左右,不仅在整流吋产生谐波，而且在开关管开闭时，反射40kHz左右的波至电源。这类用电设备同样是单台容量不大，但它是应用而最广、量最大的非线性用电设备，它还有一定量的

7、三次谐波，造成配变的小心线电流居高不下，而且三次谐波还会通过配变污染到10师电网。谐波现状浅析通过对市场的常用用电器的谐波状况的测试，我们了解到H前我国内工业金业的谐波污染十分严重，尤其是早些年为了节能，引入的变频电源和直流用电器的投入，其5次、7次、11次谐波电流的含量分别占基波的20%、11%、6%,这对于小功率的用户而言，还不怎样，但对于大功率的用户來说，危害就很大了，对于屮频炉用户，它用常