安全生产技术电网谐波的危害及抑制技术

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1、安全生产技术电网谐波的危害及抑制技术随着电网容量迅速增长，电网运行电压也不断提高，国外输电设备电压己达1000RV我国从20世纪80年代开始进入大电网时期，输变设备电压已达500kVo最近开始西北地区黄河上游水电深度开发，国家电力公司己批准建设笫一条750kV输电线路。随着工业、农业和人民生活水平的不断提髙，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多,电力质量(PowerQuality)受到人们的日益重视。例如,工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电,或因受电力

2、网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来冃人的经济损失。电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民口常生活的一部分，如果这些装置不能正常运行，必定扰乱人们的正常生活。但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等川电负载人都是非线性负载，都是谐波源，如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公川电网，使公川电网电源的波形畸变，增加谐波成份。近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术H臻成熟。集成度愈来愈高的微电了技术使计算器的功能更

3、加完美，体积愈来愈小，从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低,耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。例如，20世纪70年代计算机迅速普遍推广，电磁干扰及抑制问题更是十分突出，一些功能止常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。1966年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”，将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入100〜200V脉冲时就误动作，难怪计算机在现场无法正常工作，其原因之一是计算机的

4、电源受到了污染。因此，受谐波电流污染的公川电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。国际电工委员会(IEC)a于1988年开始对谐波限定提出了明确的要求。美国“IEEE电子电气工程师协会”于1992年制定了谐波限定标准IEEE—1000c在lEEEstd.519—1992标准屮明确规定了计算机或类似设备的谐波电压畸变因数(THD)应在5%以下，而对于医院、£机场等关键场所则要求TIID应低丁3%。1电网谐波的产牛1.1电源本身谐波由丁•发电机制造工艺的问题，

5、致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此,产牛的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产牛的电流稍偏离正弦电流。当然，儿个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离止弦波。1.2由非线性负载所致1.2.1非线性负载谐波产生的另一个原因是山于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线性负载时，则负载上电流为1F•止弦电波，即产牛了谐波。1.2.2主要非线性负载装置(1)开关电源的高次谐波：开关电源的示意图见图1。它山五部分纟II成：一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制，这几个部

6、分产生的噪声不完全一样；①一次整流冋路噪声：这是电容输入型线路，整流脉动电床要超过C1上的充电电圧，电流才从电源输入，电流波形呈脉冲形(图2),对这种脉冲状电流波进行“傅立叶展开”后,可以看到:除了50Hz基波分量外,还有100Hz、150Hz、200Hz、250Hz、300Hz等高次谐波,这些扁次谐波电流全部返回到公用电网中，造成公用电网的波形偏离50Hz;②开关振荡回路：开关三极管T1-般以20kHz以上频率频繁通断，使电路产生高次谐波。其次LI、L2线圈间有漏感，在T1工作时也会形成噪声；③二次整流冋路噪声：首先，高次

7、谐波流过L2-D5-L4-C2产牛噪声。电流突变过程中在L2、L4上的反电动势也会形成噪声；④控制冋路噪声：在完成控制过程也会产生噪声。这儿种干扰可以通过电源线等产牛辐射干扰，也可以通过电源产牛传导干扰。(2)变床器空载合闸涌流产生谐波变压器空载合闸时，可以列出下列方程：iORl+Nl二・Ul・sin(3t+a)求解后得到:O1=-mcos(wt+a)+Omcosa(1)Omcosa磁通的暂态分量。如果合闸时，a二0(既在口1二0的瞬间合闸)得到：①1二①m一①mc()s3t(2)在合闸后半周期(t=)时,磁通达到最大值①1

8、=0lmax=2Om,如图3。铁心中磁通波形对吋间轴不对称，考虑剩磁①0,则磁通波形再向上移①0,从而使对应磁化曲线工作点移向饱和区，因此在磁通变化时，会产生8〜15倍额定电流的涌流，由于线圈电阻R1的存在，变压器空载合闸涌流一般经过儿个周波即可达到稳定。所产生的励磁涌流所含的谐波成份以3