电力系统中的谐波问题探析

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电力系统中的谐波问题探析
王刚
(内蒙古包头市供电局东河供电分局,内蒙古包头014040)
£}商要]电力系统中的谐波,往往是因为非线性负荷的作用,使得电力系统中的电压以及电流波形产生变形而形成。谐波(尤其是高次谐渡)的产生导致电力系统电能质量的下降,所带来的影响和危害十分显著。文章阐述了谐波的形戍机理,分析了谐波所带来的问题,并探讨了解决谐波的方案。
巨蘧词】电力系统;谐波;问题;方案
波形是除可靠性,频率及电压之外最重要的电力系统电能质量标准,我国电力系统的标准波形是50H z的正弦波。一般f青况下,只要采用的发电机经过严格的检查,波形符合相应要求,其发出的电压波形均为标准波形即正弦波。然而随着我国经济水平的不断提高,工业及电气行业蓬勃发展,变频负荷、冶炼、电气化铁路、整流和逆变负荷等各种非线性的负荷出现。非线性符合接入电力系统极易导致电压波形发生畸变而偏离标准正弦波形,就会产生我们所谓的谐波。谐波会对电力系统的安全有效运行造成构成威胁,其中以高次谐波危害最大。
1电力系统谐波概述
国际上公认的谐波定义为“谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍”。由于谐波的频率是基波频率的整数倍,因此谐波又称为高次谐波。实际的电网中还存在一些频率不是基波频率整数倍的正弦分量,这些分量称为分数次谐波和问谐波。低于工频的问诣波又称为次谐波,但电网中主要存在的还是整数次谐波。
随着我国经济水平的不断提高,城市化进程的不断推进,工业及电气行业蓬勃发展,变频负荷、冶炼、电气化铁路、整流和逆变负荷等各种非线性的负荷出现,非线性用电设备应运而生,广泛应用于冶金、化工、电气化铁路和直流输电技术等行业促进了经济的进一步发展。然而,非线性符合接入电力系统极易导致电流及电压波形发生畸变而偏离标准正弦波形,产生谐波,不可避免的造成周围环节的污染并对电力系统的安全有效运行构成巨大的威胁,是电力系统的一大公害。因此对于电力系统谐波产生原理及解决方法的研究势在必行。
谐波—般而言分为两类,即暂态和稳态。暂态谐波的产生往往是由于电气开关的操作而引起,或者电力系统设备产生故障,也会发生暂态谐波。稳态谐波的产生往往是由于电力系统中产生非蚓生负荷。非线性谐波包含类别很多,大体分为以下三类:1)电流源谐波:大功率交流装置,如大型电解电源、大型电化电源、电力机车、轧钢机械设备、中高频加热炉、电弧炼钢炉、频率变换器、通用变频器等。
2)电压源谐波:含有铁芯的大容量变压器、电动机、电焊机、铁芯电抗器、电压互感器等。3)其它象电视机、电池充电器、荧光灯等装置也会产生谐波,虽然单个装置的功耗不大,但由于使用面广,数量很多,因此,它们给供电系统注入的谐波分量也不容忽视。穗态谐波p帛壹成的危害是暂态谐波无法比拟的,所以控制谐波,—般是从稳态谐波上入手,加强抑制谐波新技术、新方法的研究,是当前谐波治理的总体趋势。近年来,电网中的谐波含量呈上升的趋势,原因是多方面的,总体上可以归为两个方面:—是非制生负荷的大量增加:二是电容器组对谐波的放大和谐振作用。
电力系统中谐波的产生会带来巨大的问题,首先,谐波会增加输电设备的能耗,提高能量损失,而且会加大设备的震动,造成噪音污染。
其次,低次谐波往往会使得变流装置及其不稳定,而高次谐波会造成电力网中的设备损坏。再者,谐波所产生的电流,会严重干扰继电保护装置,而且对于通谓以及自控系统产生影响,造成警钟误呜或者不呜。如果谐波发展到~定等级后,会导致灭弧作用失效,对闸的开启以及闭合时间产生重大影响,从而导致严重的事故发生。谐波会击穿或者是损坏电容器,从而使得大规模、区域性断电。谐波产生的损耗和谐波次成正比,高次含量越大,产生的损耗也越大,使电容器温度升高,电容器温度升高又引起介损增加,这样反复循环,最后导致电容器热击穿。
2谐波治理案分析
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21一般方案
就当前而言,谐波治理方案一般为三种,而在具体的治理环节中,可以利用变电所集中治理或者是在非线性用电设备处分散治理。谐波治理应该遵循就近原则,即谁污染谁治理。然而,对于家用用电设备而言,宜采用集中治理。但对于电脑,彩电,节能灯等民用设备,则只能进行集中治理。三种方法分别为:缩短距离法、隔离谐波法以及滤波器法。1)缩短距离法。也就是缩短非线性用电设备和电源两者间的距离,这种方法旨在减少系统阻抗,从而提高电压等级。一般而言,此法通过缩短距离,是的谐波对电网的危害大大降低,但是投资比较大,需要结合城市电网发展规划。2)隔离谐波法。所谓隔离谐波法,即谐波在某一级产生后,通过隔离措施,是的谐波对上级以及下级电网的影响减少到最低程度,甚至没有。3)滤波器法。主要是通过在变电所以及用户之间的电力系统中安装滤波器,来减少谐波的比重,从而达到抑制谐波的目的。一般而言,常用的滤波器法是无源滤波法,虽然其在一定程度上能有效抑制谐波,但还存在着巨大的缺陷。
22谐波抑制新技术
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通常,电力系统中的谐波,尤其是高次谐波,随着时间的推移,利用恒定滤波器加上补偿器也不能达到一定的效果。随着技术的革新,在无源滤波器技术基础上,新生出有源滤波器,其能起到良好的控
制效果。有源电力滤波器(A P F),实际上是一个发生器,将采集到的谐波,经过旋转移相之后,对其进行复制,然后输送到谐波的源头。复制出来的波形,实际上是原谐波的镜像,在幅值上与原谐波完全相等,然而方向却相反,通过两种波的叠加效果,使得谐波进行抵消。A PF组成分为两部分,即计算电路和补偿电路。前者用于检测谐波,进行复制。后者确定补偿对象,并计算出需要补偿的电流(见图1所示)。
图1有源滤波新技术
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和无源滤波器不—样的是,有源滤波器具备很多无源滤波器所不具备的优势:a.有源滤波器范围更广,不仅能补偿高次谐波,而且还对闪变以及无功方面都有良好的效果。b有源滤波器对于系统阻抗所带来的影响甚小,能有效消除谐振。c-1其_灵敏度高,对于变化的谐波也能捕捉。通常而言,有源滤波器有两种联接方式,一种是串联,一种是并联。其最大的缺点是在成本方面,因为其能力损耗较大,导致整体成本较高,在我国大容量的滤波器装置中,并没广泛采用,因此如何吲氏有源滤波器成本,是当前最热门的问题。科技的革新,带来的是效率、性价比的提高,随着技术的进步,未来的有源滤波器一定是控制谐波的主要趋势。
3结语
电力谐波产生的危害巨大,如何抑制谐波以及治理谐波,是当前研究的热点,随着科学技术的不断发
角关联展,在传统的谐波治理基础上,加强有源滤波器技术研究,对谐波抑制能起到良好的效果。

本文发布于:2024-09-22 12:50:15,感谢您对本站的认可!

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