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谐波源
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谐波源

时间:2019-01-22 | 作者:谐波源

一、谐波源定义
  谐波源指向公共电网注入谐波电流或在公共电网中产生谐波电压的电气设备。

谐波源

二、电力谐波源分类
  当前,电力系统的谐波源主要有三大类:
1、铁磁饱和型谐波源:各种铁芯设备,如变压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。
2、电力电子开关型谐波源:主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用,并正在蓬勃发展;在系统内部,如直流输电中的整流阀和逆变阀等。
3、晶闸管整流设备:由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。 

单相整流器的电压及电流波形

4、变频装置:变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。

三相整流器的电压及电流波形

5、电弧型谐波源:各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则的波动。其非线性呈现于电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。
  由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2次、7次谐波,平均可达基波的8% 、20%,最大可达45%。
  对于电力系统三相供电来说,有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。三相不平衡的供电负荷包括电气化铁路、电弧炉以及低压供电的单相家用电器等,其中电气化铁路是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。


三、谐波的影响
1、谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加,此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声,长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。
2、谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。
3、谐波可引起系统的电感、电容发生谐振,使谐波放大。当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及自动装置误动,损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等),引发系统事故,威胁电力系统的安全运行。
4、谐波可干扰通信设备,增加电力系统的功率损耗(如线损),使无功补偿设备不能正常运行等,给系统和用户带来危害。

变频器的电流谐波波形

四、谐波的应对措施
  谐波(辐射干扰及供电系统)治理,可采取屏蔽、隔离、接地及滤波等应对措施:
1、使用无源滤波器或有源滤波器;
2、增加变压器的容量,减少回路的阻抗及切断谐波传输路径;
3、使用无谐波污染的电气/电子产品或器件。

本文关键词:谐波源 电力谐波源的分类 

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