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有源谐波滤波器
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变压器谐波解决方案

时间:2018-10-18 | 作者:滤波器

  在电力系统中,变压器总容量一般是发电机总容量的4倍以上,它是系统普遍存在的谐波源。由于变压器在系统中的数量很大,因此,变压器向系统注入的谐波不容忽视。在变压器正常运行的情况下,电压为额定电压,铁芯工作在线性范围内,产生的谐波含量很小。但在轻载运行时,由于负荷下降导致电压升高,铁芯的饱和程度加深,使得铁芯此时运行在非线性段,且此时的励磁电流占总电流的比重较大,故产生的谐波对系统影像较大;另外,当变压器流过直流时,铁芯的饱和程度会很快加重,励磁电流显著增加,导致谐波含量增大。在系统出现暂态过程,变压器铁芯的饱和特性导致电流波形畸变的更加严重。


一、电力系统谐波的抑制与消除方法
1、从改变非线性负荷本身性能考虑。减少它们注入系统中的谐波电流或是与非线性负荷并联适当的补偿装置,使它们的电流与负荷电流互相补偿,从而使从系统吸收的总电流和系统的电源电压保持一致,也可以向非线性负荷的电源变压器注入谐波电流来抵消注入系统的谐波电源。
2、不改变注入系统的谐波电流的大小,而只是设法改变谐波电流的流向来消除和防止谐波的影响。例如,适当的配制电力电容器或者是改变电力电容器组的配置点,从而使谐波电流流经危害较小的路径;或者使电容器容抗与电网感抗所组成的等效电路的谐振自然频率改变,避开与变压器谐波电流的谐振;再如,在变压器供给易受谐波影响易受用电设备的进口处并联滤波器,使得谐波在电源入口处被旁路;还可以利用变压器绕组的接线方式来抑制谐波,考虑到对称三相变压器原边或副边的任何一个绕组连接成三角形,给三倍次谐波提供通路以抑制严重影响电压波形的三倍次谐波。


二、变压器谐波的产生
  变压器的谐波电流是由其励磁回路的非线性导致的。加在变压器的电压通常是正弦电压,因此,变压器铁芯中的磁通也是按照正弦规律变化的,但是,由于铁芯磁化曲线的非线性,产生正弦磁通的励磁电流也只能是非线性的,励磁电流已经变为尖顶波了,用傅里叶级数进行分解可得,其中含有全部奇次谐波,其中,三次谐波最大。

移相整流变压器电气原理图

三、谐波对变压器的危害
  对变压器而言,谐波电流会导致变压器的铜损及杂散损耗增加,谐波电压会增加铁损。与纯正基本波运行的正弦电流及电压相比较,谐波对变压器的整体影响是温升较高。
  需注意的是:这些由谐波所导致的额外损失与电流和频率的平方成正比,进而导致变压器的基波负载容量下降。而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时,应考虑足够的降载因子,以确保变压器温升在允许的范围内。
  还应注意的是:用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(千瓦时)反映在电费上,而且,谐波还会导致变压器的噪声增加。

变压器PF与THDi关系曲线

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