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你了解变频电源的谐波危害及解决措施吗?
发布日期:2020-08-17 15:37:07    浏览次数:672
一、变频电源运用中的问题

在工业调速传动领域中,与传统的机械调速比较,用变频电源调速有许多长处,运用十分广泛,但因为变频电源逆变电路的开关特性,对其供电电源构成了一个典型的非线性负载,变频电源在现场通常与其它设备一同运转,例如计算机和传感器,这些设备常常安装得很近,这样可能会构成相互影响。因此,以变频电源为代表的电力电子设备是共用电网中最首要的谐波源之一,其对电力体系中电能质量有着重要的影响。供电体系谐波的界说是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的重量,还得到一系列大于电网基波频率的重量,这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种 搅扰量,使电网遭到“污染”,电能质量下降。电工技术领域首要研讨谐波的产生、传输、丈量、危害及按捺,其频率范围一般 为2≤n≤40。

二、谐波的产生过程

向共用电网注入谐波电流或在共用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。具有非线性特性的电气设备是首要的谐波源,例如带有功率电子器件的变流设备,沟通控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。

谐波产生的底子原因是因为非线性负载所致。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性联系,就构成非正弦电流,然后产生谐波。

谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)剖析原理证明,任何重复的波形都能够分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波重量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率、起伏与相角。谐波能够区分为偶次与奇次谐波。在平衡的三相体系中,因为对称联系,偶次谐波现已被消除了,只有奇次谐波存在,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。我国工业企业也越来越多的运用产生谐波的电气设备,例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-交变频设备、轧钢机直流传动设备、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。这些设备取用的电流对错正弦形的,其谐波重量使体系正弦电压产生畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备自身的特性及其作业状况,而与电网参数无关,故可视为恒流源。 各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路方法有关,称为该电路的特征谐波。除特征谐波外,在三相电压不平衡,触发脉冲不对称或非稳定作业状态下,上述电路还会产生非特征谐波。进行谐波剖析和核算最有含义的是特征谐波,假如5,7,11,13次等。如直流侧电流波纹较大,则5次谐波幅值将增大,其他各次谐波幅值将削减。 当电网接有多个谐波源时,因为各谐波源的同次谐波电流重量的相位不同,其和将小于各重量的算术和。 变压器激磁电流中含有3,5,7等各次谐波重量。因为变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法,为3次谐波供给了通路,故3次谐波电流不流入电网。但当各相激磁电流不平衡时,可使3次谐波的剩余重量(最多可达20%)进入电网。

三、谐波危害

关于电力体系来说,电力谐波的危害首要表现有以下几方面:

(1)添加输、供和用电设备的额定附加损耗,使设备的温度过热,下降设备的使用率和经济效益:

(2)电力谐波对输电线路的影响:

谐波电流使输电线路的电能损耗添加。当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点邻近的谐振区内时,对输电线路和电力电缆线路会构成绝缘击穿。

(3)电力谐波对变压器的影响:

谐波电压的存在添加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度,谐波电流的存在添加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言,会大大添加励磁电流的谐波重量。

(4) 电力谐波对电力电容器的影响:

含有电力谐波的电压加在电容器两头时,因为电容器对电力谐波阻抗很小,谐波电流叠加在电容器的基波上,使电容器电流变大,温度升高,寿命缩短,引起电容器过负荷甚至爆破,一同谐波还可能与电容器一同在电网中构成电力谐波谐振,使毛病加重。

(5)影响继电保护和自动设备的作业可靠性:

特别关于电磁式继电器来说,电力谐波常会引起继电保护及自动设备误动或拒动,使其动作失掉选择性,可靠性下降,简单构成体系事故,严峻要挟电力体系的安全运转。

(6)对通讯体系作业产生搅扰:

电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流经过磁场耦合时,会在邻近电力线的通讯线路中产生搅扰电压,搅扰通讯体系的作业,影响通讯线路通话的清晰度,甚至在极端的情况下,还会要挟着通讯设备和人员的安全。

(7)对用电设备的影响:

电力谐波会使电视机、计算机的图形畸变,画面亮度产生动摇变化,并使机内的元件温度呈现过热,使计算机及数据处理体系呈现过错,严峻甚至危害机器。

此外,电力谐波还会对丈量和计量仪器的指示不精确及整流设备等产生不良影响,它现已成为当时电力体系中影响电能质量的大公害。

四、谐波管理

管理谐波问题,按捺辐射搅扰和供电体系搅扰,可采取屏蔽、阻隔、接地及滤波等技术手法。管理谐波的首要办法有:加大体系短路容量;进步供电电压等级;添加变流设备的脉动数;改进体系的运转方法,设置沟通滤波器等都能减小体系中的谐波成分。沟通滤波器又分为无源滤波器和有源滤波器两种。有源滤波器是一种向体系注入补偿谐波电流,以抵消非线性负荷所产生的谐波电流的能动式滤波设备。它能对变化的谐波进行敏捷的动态盯梢补偿,且补偿特性不受体系阻抗影响。其结构相对杂乱,运转损耗较大,设备造价高;在补偿谐波的一同,也会注入新的谐波。无源滤波器(又称LC滤波器)是使用LC谐振原理,人为地构成一条串联谐振支路,为欲滤除的首要谐波供给阻抗极低的通道,使之不注入电网。LC滤波器结构简单,吸收谐波作用显着;但仅对固有频率的谐波有较好的补偿作用;且补偿特性受电网阻抗的影响很大,在特定频率下,电网阻抗和LC滤波器之间可能会产生并联谐振或者串联谐振。

五、总述

无功功率补偿, 谐波管理技术是当时甚至往后适当长的时期内, 缓解电力供需矛盾, 改进供电质量的一种行之有效的手法之一, 经广泛推广运用后, 能为国家和用户带来巨大的经济效益和良好的社会效益。将变频电源产生的谐波控制在最小范围内,做到科学合理用电,抑制电网污染,提高电源质量。