孔繁玲+李丹
摘要:文章介紹了電力諧波的基本概念、它的來源、它的危害性,它的影響,最后提出了諧波的治理方法。
關鍵詞:電力系統;諧波分析;抑制方法
隨著電力電子技術的飛速發展,諧波的危害日益嚴重,諧波事故不斷發生,對電力設備、電力用戶和通信線路產生了諸多有害影響。另一方面,現代用電設備對電能質量更加敏感,對供電質量提出了更高的要求,所以諧波研究和治理越來越受到人們的重視。
一、諧波的基本概念
國際通用的定義諧波為:頻率是整數倍個基波頻率,并且是一個波形是正弦波的電氣量的一個周期的正分量。
用諧波頻率除以基波頻率所得的整數即為諧波次數,一般用A表示。
上述定義得出諧波次數是一個整數,如我國電力系統的額定頻率為50Hz,則基波頻率為50Hz,二次諧波頻率為100Hz,三次諧波頻率為150Hz。
二、電力頻率諧波的由來范圍
發電源質量不高產生諧波,輸配電系統產生的諧波,用戶設備產生的諧波是電網諧波產生的主要來源,其中用電設備產生的諧波最多。
(一)在用電設備中產生諧波
晶閘管整流設備。由于品閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關電源等許多方面得到了越來越廣泛的應用,給電網造成了大量的諧波。晶閘管整流裝置采用移相控制。從電網吸收的是缺角的正弦波,從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然是留下部分中含有大量的諧波,這是最大的諧波源。
(二)變頻裝置。變頻裝置常用于風機、水泵、電梯等設備中,由于采用相位控制,諧波成分很復雜,除含有整數次諧波外,還含有分數次諧小組,這類裝置的功率一般較大,隨著變頻調整的發展,對電網造成的諧波也越來越多。
(三)電弧爐、電石爐:由于三相負荷難以平衡,產生諧波電流,經變壓器的三角形連接線圈而注入電網。其中主要是27次的諧波,平均可達基波的8%-20%,最大可達45%。
(四)氣體放電類光源:分析與測量這類電光源的伏安特性,可知其非線性十分嚴重,有的還含有負的伏安特性,它們會給電網造成奇次諧波。
(五)具有調壓整流裝置的家用電器,會產生較深的奇次諧波。在有繞組設備的電器中,因不平衡電流的變化也能使波形改變。這些家用電器雖然功率較小,但數量巨大,也是諧波的主要來源之一。
三、電力系統諧波的危害性分析
(一)諧波可引起系統的電感、電容發生諧振,使諧波放大,損壞系統設備引發系統事故,威脅電力系統的安全運行。
(二)諧波對供電線路產生了附加損耗。當大量的三次諧波流過中性線時,會使導線過熱,損害絕緣,引起短路甚至火災。
(三)諧波會干擾計算機系統等電子設備的正常工作,造成數據丟失或死機。
(四)諧波會影響無線電發射系統、雷達系統、核磁共振等設備的工作性能,造成噪聲干擾和圖像紊亂。
(五)諧波會影響電氣設備的正常工作,使電機產生機械振動和噪聲等故障,變壓器局部嚴重過熱,電容器、電纜等設備過熱,絕緣部分老化、變質、設備壽命縮減,直至最終損壞。
(六)諧波會使電氣測量儀表計量不準確,產生計量誤差,給供電部門或電力用戶帶來直接的經濟損失。
(七)諧波會對設備附近的通信系統產生干擾,輕則產生噪聲,降低通信質量,重則導致信息丟失,使通信系統無法正常工作。
(八)諧波會引起電網諧振,可能將諧波電流放大幾倍甚至數十倍,會對系統構成重大威脅,特別是對電容器和與之串聯的電抗器,電網諧振常會使之燒毀。
(九)諧波會導致繼電保護和自動裝置誤動作,造成不必要的供電中斷和損失。
四、諧波對用電營銷工作的影響分析
(一)諧波時電能計量的影響造成交易不公平諧波源產生諧波后,全部向系統注入,通過系統內部的輸變電設備和網內客戶的用電設備消化吸收。
(二)諧波對線損的影響
由于諧波的注入,在系統內隨機流動,偶爾還引起局部振蕩,造成線路損耗和母線不平衡電流就被放大,大電流造成設備發熱,母線不平衡電流增大,如果遇有操作,還可誘發諧振,造成巨大的損耗。
(三)諧波對正??蛻舻挠绊?/p>
正??蛻舻挠秒娫O備,吸收了通過電網轉送來的諧波后,產生一些不利的后果,嚴重影響了客戶的正常用電,如電機跳閘,照明忽明忽暗,音訊設備噪音增大等,對電力企業產生抱怨,滿意度下降,給營銷工作帶來負面影響。
五、電力系統的諧波治理與抑制方法
(一)在諧波源處吸收諧波電流:這類方法是對已有的諧波進行有效抑制的方法,就是目前電力系統使用最廣泛的抑制諧波方法。
(二)整流電路的多重化:整流電路的多重化,即將多個方波疊加,以消除次數較低的諧波,從而得到接近正弦波的階梯波。重數越多,波形越接近正弦波,但其電路也越復雜,因此該方法一般只用于大容量場合。
(三)合理安排電力系統運行與接線方式:增加電網的短路容量、提高電氣設備的短路比,來降低諧波對同一電網上其他設備的影響。
(四)盡量選用高功率因數的整流器:采用整流器的多重化來減少諧波是一種傳統方法,用該方法構成的整流器還不足以稱之為高功功率因數整流器。該方法只能在設備設計上過程中加以注意,從而得到實踐中的諧波抑制效果。
(五)改善供電環境:選擇合理的供電電壓并盡可能保持三相電壓平衡,可以有效地減小諧波對電網的影響。諧波源由較大容量的供電點或高一級電壓的電網供電,承受諧波的能力將會增大。對諧波源負荷由專門的線路供電,減少諧波對其它負荷的影響,也有助于集中抑制和消除高次諧波。
結束語:
通過分析諧波對用電營銷的影響,提出了防范和治理諧波的措施,從而降低了諧波對電網的影響,適應了當今電力企業“綠色用電”的這一節能理念,控制和管理好諧波對電網的影響,是擺在用電營銷工作者面前的一道長期的課題,應不斷加快解決。
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