浅谈电力系统谐波治理
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电力谐波抑制技术及解决方案资料电力谐波是电力系统中一种频率偏离基波频率的波形,它们是电力设备的非线性因素引起的。
谐波会导致电网电压和电流的畸变,对电力设备的正常运行造成影响甚至损坏设备。
因此,抑制电力谐波成为了电力系统设计和运行中一个重要的问题。
下面将介绍电力谐波抑制的几种技术及解决方案:1.谐波滤波器:谐波滤波器是一种专门设计用于抑制电力谐波的装置。
它通过选择特定的滤波器参数来消除特定频率的谐波。
谐波滤波器通常由电抗器和电容器组成,可以以并联或串联的方式连接到电力系统中,以抑制电网中的谐波。
2.谐波自适应控制:谐波自适应控制是一种通过实时监测电力系统中的谐波情况,并根据需要自动调整电力设备的工作状态以抑制谐波的技术。
这种技术通常利用数字信号处理和控制算法来实现。
3.软开关技术:软开关技术是一种改善电力系统中非线性负载造成的谐波问题的方法。
它通过控制开关状态的切换时机和方式来减小谐波的产生。
软开关技术可以通过改进开关器件和控制策略来实现。
4.谐波抑制变压器:谐波抑制变压器是一种特殊设计的变压器,用于抑制电力系统中的谐波。
它可以通过调整变压器的参数和结构来提供对特定谐波频率的有效抑制。
5.谐波滤波器和UPQ设备结合使用:UPQ设备是一种将滤波器与有源电力滤波器相结合的装置。
它可以消除电力谐波,并对电网中的其他电力质量问题如电压波动、电压不平衡等进行修正。
总的来说,抑制电力谐波的技术和解决方案可以通过滤波器、自适应控制、软开关技术、谐波抑制变压器和结合使用谐波滤波器和UPQ设备等方式来实现。
这些技术和解决方案可根据具体情况选择使用,以提高电力系统的稳定性和可靠性。
谐波,这个新鲜的电力系统名词,在当今的电力行业中,已广为“传播”,几乎在电力行业工作,以及与电力行业有直接关系的人,都对这个名词不陌生,尤其是用电大户单位,谈之色变,一是“谐波”直接影响了工厂的正常工作,由于谐波的存在,工厂的负荷上不去,即便上去了,无功也特高,而传统的“无功补偿”又不能凑效。
而是即便无功补偿达到了要求,但谐波含量超标,管理部门不答应,自身的电费多交了不说,还讨不了好。
那么,是否拿“谐波”的肆虐就没有办法了,不!“办法总比问题多”,上海坤友电气有限公司集多年治理“谐波”的经验,针对不同的工况,总结了几种解决问题的方法,公布如下,与各位同仁共勉。
首先,我们讨论谐波的产生原因:近年来,电力网中非线性负载的逐渐增加是全世界共同的趋势,如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、重要负载所用的不间断电源(UPS)、节能荧光灯系统等,这些非线性负载导致电网污染,电力品质下降,引起供、用电设备故障,甚至引发严重火灾事故等。
电力污染及电力品质恶化主要表现在以下方面:电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡等。
其次,我们讨论谐波的危害:电源污染会对用电设备造成严重危害,主要有:增加输、供和用电设备的额外附加损耗,使设备的温度过热,降低设备的利用率和经济效益:谐波电流使输电线路的电能损耗增加。
当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时,对输电线路和电力电缆线路会造成绝缘击穿。
干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作,造成数据丢失或死机。
影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能,造成噪声干扰和图像紊乱。
引起电气自动装置误动作,甚至发生严重事故。
使电气设备过热,振动和噪声加大,加速绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。
造成灯光亮度的波动(闪变),影响工作效益。
导致供电系统功率损耗增加。
谐波与电力系统中基波叠加,造成波形的畸变,畸变的程度取决于谐波电流的频率和幅值。
非线性负载产生陡峭的脉冲型电流,而不是平滑的正弦波电流,这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变,形成谐波分量,进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。
谐波治理方案1. 引言谐波电流是电力系统中的一种常见问题,特别是在有非线性负载的情况下。
谐波会导致电网中的电压畸变、设备损坏以及其他负面影响。
因此,为了保障电力系统的正常运行和设备的安全运行,需要实施谐波治理措施。
本文将介绍一种谐波治理方案,以减少电力系统中的谐波电流。
方案包括谐波源的识别、谐波电流监测与分析、谐波滤波器的设计与应用等内容。
2. 谐波源的识别在电力系统中,谐波源可能来自于各种非线性负载,例如电弧炉、变频器、电子设备等。
通过谐波源的识别,可以确定谐波的产生位置和程度,从而为后续的治理措施提供依据。
识别谐波源的方法可以采取谐波电流监测仪器进行实时监测和分析,也可以通过分析电力系统中各个非线性负载的谐波特性来确定谐波源。
根据谐波源的识别结果,可以制定相应的谐波治理方案。
3. 谐波电流监测与分析对谐波电流进行监测和分析是实施谐波治理的重要步骤。
通过谐波电流监测,可以了解电力系统中谐波的产生和传播情况,确定谐波电流的频谱特性。
在监测期间,需要采集电力系统中各个节点的电流数据,并对其进行分析。
谐波电流分析可以采用频谱分析方法,通过对电流信号进行傅里叶变换,得到电流在不同频率下的谐波分量。
分析结果可以帮助确定主要的谐波成分和谐波级别,为后续的治理方案设计提供依据。
4. 谐波滤波器的设计与应用谐波滤波器是减少电力系统谐波的一种常用设备。
根据谐波分析结果,可以设计合适的谐波滤波器,并将其应用于电力系统中,以降低谐波电流水平。
根据谐波分析结果,可以确定谐波滤波器的额定电流和安装位置。
一般来说,谐波滤波器应该安装在负载侧,使其能够尽量接近谐波源,以最大限度地降低谐波电流。
在谐波滤波器的设计过程中,需要考虑到谐波滤波器的阻抗特性和谐波滤波器的使用寿命等因素。
合理设计和应用谐波滤波器可以有效地减少电力系统中的谐波电流。
5. 结论谐波电流是电力系统中的常见问题,为了保障电力系统的正常运行和设备的安全运行,需要实施谐波治理措施。
电力系统中的谐波及其抑制措施谐波是电力系统中常见的一种电信号,它是由电力系统中非线性设备引起的。
谐波会导致电力系统不稳定、设备损坏和通信干扰等问题,因此谐波的抑制是电力系统设计和运行中的重要问题。
谐波的产生原理是电力系统中的非线性元件(如整流器、变频器、电弧炉等)在电压或电流作用下,产生不对称的电压或电流波形,导致谐波频率的波形在电力系统中传播和扩散。
常见的谐波频率包括3次、5次、7次等奇次谐波,以及2次、4次、6次等偶次谐波。
谐波对电力系统的影响包括以下几个方面:1.电力系统不稳定:谐波产生的电压波形失真会导致电力系统的电压稳定性下降,可能导致设备的过电压或欠电压现象,进而影响到电力系统的正常运行。
2.设备损坏:谐波电流会导致电力设备内部的电机、变压器等元件温度升高,进而影响到设备的寿命和可靠性。
3.通信干扰:谐波会在电力线上传播,通过电网对通信系统产生干扰,降低通信系统的传输质量。
为了抑制谐波,可以采取以下几种措施:1.使用谐波滤波器:谐波滤波器是一种专门用于抑制谐波的滤波器。
它可以根据谐波频率的不同,选择相应的滤波器进行安装,从而削弱或消除谐波成分。
2.控制负载谐波含量:减少非线性装置的使用,或者采用符合电力系统标准的电气设备,可以降低谐波的产生和传播。
3.设备绝缘和保护:合理选择电力设备的额定容量和绝缘等级,增加设备的绝缘保护,提高设备的抗谐波能力。
4.进行谐波分析和监测:对电力系统中的谐波进行分析和监测,及时了解谐波的产生和传播情况,以便采取相应的措施进行调整和优化。
5.增加电力系统的容量和稳定性:通过增加线路容量、改善电力系统的稳定性,可以降低谐波对电力系统的影响。
综上所述,谐波是电力系统中的一个重要问题,对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生不利影响。
通过采取谐波滤波器、控制负载谐波含量、设备绝缘和保护、谐波分析和监测、以及增加电力系统的容量和稳定性等措施,可以有效地抑制谐波,维护电力系统的正常运行。
交流电力机车谐波特性及治理初探
交流电力机车是一种高效、环保的机车,但是其使用过程中会产生谐波,对轨道设备
和通信设备等其他设备造成较大的干扰,甚至对人体健康产生危害。
因此,谐波治理
对于交流电力机车的应用与发展具有重要的现实意义。
交流电力机车谐波特性主要包括频率、振幅和相位等方面。
在交流电力机车的工作过
程中,其变频器所产生的谐波被传输到架空线路和地面中,形成了由谐波产生的电磁场。
这种电磁场具有一定的规律性,其中主要的谐波频率为500Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz等。
在实际的应用中,这些谐波会通过空间传播、散射和反射等方式产生扰动,并在周围系统中形成复杂的干扰现象。
针对交流电力机车谐波所产生的干扰问题,应采取适当的治理措施。
现阶段主要采用
的方法包括:使用滤波器、采用谐波抑制技术和优化线路结构等。
其中,滤波器技术
是一种将谐波电流导向地面的技术,可以有效地降低谐波产生的干扰,但其成本较高。
谐波抑制技术是一种将谐波电流导向电容器的技术,可以降低谐波产生的干扰,成本
较低,但需要较大的空间。
线路结构的优化是一种改变线路结构来减少谐波产生干扰
的技术,但需要较大的工程投入。
总的来说,交流电力机车谐波的干扰问题是一个复杂的问题,需要采用综合的治理措
施来降低谐波的产生和传播。
未来,随着技术的发展和应用的推广,需进一步探索更
加高效的治理技术,同时结合更广泛的应用场景,实现对交流电力机车谐波特性和干
扰的更加深入的认识和控制。
电力电子中的谐波问题如何解决?在当今的电力系统中,电力电子技术的广泛应用带来了诸多便利和效率提升,但同时也引发了一个不容忽视的问题——谐波。
谐波的存在不仅会影响电力设备的正常运行,还可能导致电能质量下降,增加能耗,甚至危及整个电力系统的安全稳定。
那么,如何有效地解决电力电子中的谐波问题呢?要解决谐波问题,首先我们得明白谐波是怎么产生的。
电力电子设备在工作时,由于其非线性的特性,会使得电流和电压的波形发生畸变,从而产生谐波。
比如常见的整流器、逆变器、变频器等,它们在将交流电转换为直流电或者改变交流电的频率和电压时,就容易引入谐波。
既然知道了谐波的来源,那我们就可以有针对性地采取措施来减少谐波的产生。
一种常见的方法是优化电力电子设备的设计。
通过改进电路结构、采用更先进的控制策略以及选择合适的电力电子器件,可以在源头上降低谐波的含量。
例如,在整流电路中,采用多脉冲整流技术,如 12 脉冲、18 脉冲甚至更高脉冲数的整流,可以显著减少谐波的产生。
另外,增加滤波装置也是解决谐波问题的重要手段。
滤波装置可以分为无源滤波器和有源滤波器两大类。
无源滤波器通常由电感、电容和电阻等元件组成,通过谐振原理对特定频率的谐波进行吸收和抑制。
这种滤波器结构简单、成本较低,但存在滤波效果受系统参数影响较大、可能与系统发生谐振等缺点。
相比之下,有源滤波器则具有更好的滤波性能和适应性。
它能够实时检测电网中的谐波电流,并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流,从而有效地消除谐波。
有源滤波器虽然性能优越,但成本相对较高,在一些对电能质量要求极高的场合应用较为广泛。
除了在设备端采取措施,合理的系统规划和运行管理也有助于减轻谐波的影响。
在电力系统的设计阶段,就应该充分考虑谐波的问题,合理分配负载,避免谐波源集中在某一区域。
同时,加强对电力设备的运行监测,及时发现和处理谐波超标问题,也是保障系统稳定运行的重要环节。
此外,提高电力用户的谐波意识也非常重要。
谐波治理的原理谐波治理是一种针对电网谐波问题的技术措施。
在电力系统中,谐波是指频率是基波频率的整数倍的电压和电流成分,它们会引起电网中的谐波电压和电流增加,从而导致设备的过热、损坏,影响电网的安全稳定运行。
谐波治理的原理主要包括:谐波发生的机理、谐波产生与传输的特性以及谐波的抑制方法。
首先,谐波发生的机理主要涉及非线性负载的存在。
例如,电力电子设备(如变流器、电力电子变压器等)的普及应用,导致电网中存在大量非线性负载。
这些非线性负载的工作特性决定了它们电流与电压之间存在非线性关系,产生的电流包含了频率是基波频率的整数倍的谐波分量。
接着,谐波的产生与传输的特性主要与电网的拓扑结构有关。
电网中存在大量的线路与变压器,谐波电流在传输过程中会经过这些元件,导致电压波形被扭曲,且谐波电流的影响范围会扩散到整个电网中。
基于以上的分析,谐波治理的方法主要包括以下几个方面:1. 谐波源的控制:在电网中,非线性负载是主要的谐波源。
为了降低谐波电流的产生,可以通过优化非线性负载的设计和选择,减小它们的谐波电流分量。
2. 谐波发生源的隔离:对于谐波较大的设备或非线性负载,可以将其与电网隔离,使用独立供电或者采用特殊设备来加以管理。
3. 电网设备的优化设计:通过优化电网的拓扑结构,减小电缆和变压器等设备的阻抗,降低谐波电流的影响,减少谐波电压的产生。
4. 谐波滤波器的应用:谐波滤波器是一种针对谐波电流或电压进行补偿的装置。
它可以通过选择合适的电抗元件,抵消谐波电流分量,从而降低谐波电压。
5. 谐波控制计算机的使用:谐波控制计算机是一种自动化管理谐波的技术手段。
通过对电网进行全面的监测和分析,可以根据实际情况进行合理的调整和优化,达到谐波治理的效果。
总之,谐波治理的原理是在深刻理解谐波的产生和传输机理的基础上,采取不同的方法和手段,从源头上减小谐波的产生,降低谐波对电网运行的影响,确保电网的安全稳定运行。
谐波治理需要综合考虑电网的特性和需求,在设计和运行中充分考虑谐波问题,采取相应的措施进行处理,以提高电网的电能质量和运行可靠性。
电力系统谐波问题分析及防治措施摘要:电力谐波会增加电能损耗、降低设备寿命,威胁电力设备和用电设备安全可靠运行,并对周边的通讯等设施造成干扰。
分析电网谐波的产生和影响,并及时提出谐波的综合治理办法,对于防止谐波危害、提高电能质量是十分必要的。
本文概述了谐波及其产生、谐波的危害,以及谐波治理方法。
关键词:电力系统;谐波;来源;危害;治理方法谐波的定义与来源1、谐波的定义国际上对谐波公认的定义是:“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”。
在电力系统中,谐波分为谐波电压和谐波电流,其对系统的影响通常用“谐波含有率”和“总谐波畸变率”两个参数来衡量。
具体定义如下:谐波含有率:第h次谐波分量方均根值与基波分量方均根值之比。
HRU(h次谐波电压含有率),HRI(h次谐波电流含有率);总谐波畸变率:除基波外的所有谐波分量在一个周期内的方均根值与基波分量方均根值之比。
U,I;THD(总谐波电压畸变率),THD(总谐波电流畸变率);谐波含有率仅反应单次谐波在总量中的比重,而总谐波畸变率则概括地反映了周期波形的非正弦畸变程度。
谐波按矢量相序又可分有正序谐波、负序谐波和零序谐波。
所谓正序是指,3个对称的非正弦周期相电流或电压在时间上依次滞后120°,而负序滞后240°,零序則是同相。
其特征如表1:表1 正序谐波=3h-2,负序谐波=3h-1,零序谐波=3h。
在平衡的三相系统中,由于对称关系,不会在供电电网中产生任何偶次谐波。
谐波的定义与来源具体来说谐波产生的原因有以下三个方面:(1) 发电源的质量不高而产生的谐波发电机的结构中,由于三相绕组在制作上无法做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致,所以磁通密度沿空间的分布只能做到接近正弦分布,所以磁通中都有高次谐波,电势中也就有高次谐波,其中三次谐波占主要成分[2]。
(2) 输配电系统产生的谐波在输配电系统中则主要是变压器产生谐波,变压器饱和时的励磁电流只含有奇次谐波,以3次谐波最大,可达额定电流0.5%,对于三相变压器,3倍次谐波的磁通经由邮箱外壳构成闭合磁路,因而磁通中对应该次的谐波较小(单相铁芯的10%),绕组中有三角形接法时,零序性谐波电流在闭合的三角形接线中环流而不会注入电网。
谐波的危害与治引言随着现代科技的发展,谐波问题在各个领域中日益突出。
谐波是指在电力系统或电子设备中,在基频上产生的频率是基频的整数倍的特殊电压或电流成分。
尽管谐波本身并不造成太大的危害,但长期存在的谐波问题会导致设备的过载、故障、减寿等问题,甚至可能对人体健康产生负面影响。
因此,对谐波进行合理治理和控制是至关重要的。
本文将探讨谐波的危害以及治理范本。
一、谐波的危害1.设备故障和过载在电力系统中存在谐波电流时,会导致设备的过载和故障。
谐波电流会加大设备的电流负荷,使得设备运行在额定负荷以上,从而加速设备的老化过程,减少设备的使用寿命。
并且,谐波电流还会产生额外的热量,进一步加剧设备的过载,从而引发设备的故障。
2.能源浪费和降效谐波电流会导致能源的浪费。
谐波电流在电力系统中流动时,由于产生压降、损耗等现象,会导致能源的损失。
此外,谐波电流在设备内部的传导和流动过程中也会产生额外的功耗,进一步降低了设备的效率。
3.电网负面影响谐波电流会对电网产生负面影响。
大量的谐波电流会导致电网的电压和电流波形失真,进而影响电网的稳定运行。
在严重的情况下,甚至会导致电网的故障和瘫痪。
4.对人体健康的危害谐波电流还可能对人体健康产生负面影响。
长时间暴露在高谐波电压或电流环境中,可能导致头痛、失眠、神经衰弱等症状。
并且,据研究表明,长期暴露在谐波电流环境中,还可能增加患癌症、心脏病等疾病的风险。
二、谐波治理的范本1.谐波源控制谐波问题的治理首先要从源头入手,减少谐波电流的产生。
可以采取以下措施来控制谐波源:(1)对发电设备进行合理规划和设计,降低发电设备的谐波产生;(2)采用高质量的电力电子设备和组件,降低设备本身产生的谐波;(3)合理设计电力系统的连接和布线,降低谐波电流的传播和影响范围。
2.谐波抑制装置的应用谐波抑制装置是指一种专门用于抑制谐波现象的设备。
通过安装谐波抑制装置,可以有效地降低谐波电流的水平,减小谐波的影响。
电力系统中谐波分析与治理方法在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而,谐波问题却成为了影响电力系统质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会降低电力设备的运行效率,还可能引发一系列的故障和安全隐患。
因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理方法,具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波的治理,首先需要清楚谐波是如何产生的。
在电力系统中,谐波的产生主要源于非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备,如变频器、整流器、电弧炉等。
以变频器为例,其工作原理是通过对电源进行整流和逆变,将固定频率的交流电转换为可调节频率的交流电。
在整流过程中,由于二极管的非线性特性,电流会发生畸变,从而产生谐波。
电弧炉在工作时,由于电弧的不稳定燃烧,电流和电压也会呈现出非线性的变化,进而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
首先,谐波会增加电力设备的损耗。
例如,变压器、电动机等设备在谐波的作用下,铁芯损耗和铜损都会增加,导致设备发热加剧,缩短使用寿命。
其次,谐波会影响电力测量的准确性。
电能表等测量设备在谐波的干扰下,可能会出现计量误差,给电力计费和管理带来困难。
再者,谐波还可能引发电力系统的谐振。
当谐波频率与系统的固有频率接近时,会产生谐振现象,导致电压和电流急剧增大,严重时甚至会损坏设备。
此外,谐波还会对通信系统造成干扰,影响通信质量。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,需要对其进行准确的分析。
目前,常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换法、瞬时无功功率理论法和小波变换法等。
傅里叶变换法是一种经典的谐波分析方法,它将时域信号转换为频域信号,从而可以直观地看到各次谐波的含量。
但其在分析非平稳信号时存在一定的局限性。
瞬时无功功率理论法可以实时地检测出谐波和无功功率,在电力系统的实时监测和控制中具有广泛的应用。
小波变换法则具有良好的时频局部化特性,能够有效地分析突变信号和非平稳信号,对于复杂的谐波信号具有较好的分析效果。
目前常用的谐波治理的方法
首先,振动源消除法是通过改变设备的电气参数或结构参数,来抑制
或消除设备产生的谐波。
例如,通过改变幅值或相位,或者通过增加阻尼
来减少振动源产生的谐波。
其次,谐波滤波法是通过在电网中增加谐波滤波器来消除谐波。
谐波
滤波器通常由串联的电感和并联的电容组成,可以选择性地过滤掉特定频
率的谐波。
再次,变压器抗谐波处理法是通过在变压器的次级侧或高压侧增加谐
波处理设备,例如谐波滤波器或谐波消除器,来抑制或消除谐波。
另外,有源谐波抑制法是通过在电网中增加有源谐波抑制装置来消除
谐波。
有源谐波抑制装置可以根据实时的谐波电流信息,发出与谐波电流
相反相位的电流,从而相消谐波。
此外,谐波电流注入法是通过在电网中注入一个与谐波相同频率但反
相的电流,从而抵消谐波电流。
还有一种方法是谐波发生器消除法,即通过在电网上增加一个与谐波
相同频率但反相的谐波发生器,来抵消谐波。
最后,无功滤波器抑制法是通过在电网中增加无功滤波器来抑制谐波。
无功滤波器可以通过控制电流的幅值和相位来抑制谐波。
总结起来,目前常用的谐波治理方法包括振动源消除法、谐波滤波法、变压器抗谐波处理法、有源谐波抑制法、谐波电流注入法、谐波发生器消
除法以及无功滤波器抑制法等。
这些方法可以根据具体情况选择合适的方
法来抑制或消除谐波,以确保电网的稳定运行。
浅谈预防电力系统电磁谐波的措施安玉红Ξ1 苗国英2(1.东北电网有限公司大连培训中心,辽宁大连 116023;2.华能国际电力总公司大连分公司,辽宁大连 116001)摘 要:电力标准规范主要考虑与安全用电有关的事宜,它并不能充分反映电能质量的诸多方面,例如由谐波引起的设备和线路过热、电压的突降和浪涌过电压等其他问题。
采取预防措施和在设计中充分考虑上述问题,可以减少电能质量问题的发生及其所造成的影响,本文就来谈谈电能质量中最重要问题之一:谐波。
关键词:谐波;电能质量;跳闸;测量 1.电力系统谐波的产生在今天的办公楼和生产厂房里,经常会莫明其妙地发生这种原因不明的事故:变压器、中性线和相线过热、断路器跳闸、电动机无故烧坏,然而如采用常用的检测手段和检测方法则显示一切正常。
那么问题出在什么地方呢?在电力系统中,非线性负载产生的畸变波形中存在谐波。
当负载中包含非线性元器件时,电路会以阶跃脉冲而不是平滑的方式吸收电流,这些脉冲产生含有谐波的畸变电流波形。
在有许多非线性负载的电路里都存在谐波,例如电脑、带电子镇流器的照明装置、电子办公设备、可调速电机拖动装置。
带有非线性二极管电容器输入电路的开关模式、电源设备,这种电路将交流电压转换为直流电压,并向一个大电容器充电至线电压的峰值,然后该设备从这个电容器取得直流电流向电路的其他部分充电。
当电压经过一个完整的周期时,该电路只有在线电压峰值期间才吸收短时的脉冲电流,此时电流被畸变,并还有谐波成分。
用一只电阻器与几台不同谐波频率的电流发生器并联,可以表示这种负载。
电流以畸变频率通过该电阻器,谐波电流发生器以更高的频率输出电流,所有这些电流叠加在一起形成畸变电流,这种畸变电流也随之进入接该非线性负载的配电系统。
2.电力系统谐波的危害谐波根据他们的相序旋转作用,可分为三种序列。
频率越高,磁场旋转越快,正序谐波包括畸变频率为正向旋转,负序谐波产生的磁场抵消基波产生的磁场,并以相反方向旋转,这种作用会烧坏三相感应电动机。
谐波的危害与治理谐波是电气设备运行中不可避免出现的问题之一,其危害主要体现在设备损坏、能耗增加和工作效率下降等方面。
为了有效治理谐波,可以采取多种措施,包括谐波过滤器的应用、降低非线性负载、改进供电系统等方法。
本文将详细描述谐波的危害及治理方法。
谐波是电流或电压波形中频率是基波频率整数倍的成分。
当电力系统中存在谐波时,会带来以下危害:1. 电力设备的损坏:谐波会引起电力设备的过热、电容器的老化、电动机转矩波动、继电器误动等问题。
长此以往,会导致设备寿命的缩短,增加维护成本。
2. 能源浪费:谐波会导致电能的损失和能耗的增加。
电网中谐波电流的存在会导致额外的功率损耗,增加用户电费开支。
3. 工作效率下降:谐波会导致电力系统的电流和电压波形失真,使电力设备的工作效率下降。
例如,电机的转矩波动会降低效率,造成额外的能源浪费。
针对谐波问题,可以采取以下治理措施:1. 谐波过滤器的应用:谐波过滤器是一种能够降低电力系统谐波水平的设备,其原理是通过控制谐波电流的流向和大小来达到滤波效果。
可以根据实际需要选择合适的谐波过滤器类型,如有源谐波过滤器、无源谐波过滤器等,并在关键位置进行安装和配置。
2. 降低非线性负载:非线性负载是谐波产生的主要原因之一,如电力电子器件、变频器等。
通过控制这些非线性负载的使用,例如合理选择负载电压和电流的容量、增加电感元件等措施,可以减少非线性负载引起的谐波。
3. 改进供电系统:对供电系统进行改进也是治理谐波的重要方法。
例如,加装谐波补偿设备,通过补偿谐波电流来降低谐波水平;重新设计电力系统的接地系统,减小系统电容;提高系统电压等方法都可以有效地改进供电系统,从而减少谐波。
4. 加强维护管理:定期对电力设备进行巡检和维护,及时处理设备异常情况,可以减少谐波对设备的损坏。
此外,还可以加强对设备的监测和数据分析,及时发现谐波问题的存在,采取相应措施进行处理。
综上所述,谐波的危害主要包括电力设备损坏、能耗增加和工作效率下降等方面。
谐波的危害与治理谐波(Harmonics)是一种电力质量问题,指的是电力系统中频率是电力系统基波频率整数倍的电力信号。
由于现代社会对电力供应的要求越来越高,而电子设备的普及也带来了大量频率非线性负载,这使得谐波问题变得日益突出。
谐波的产生会对电力系统及相关设备带来一系列危害,因此需要进行治理。
本文将对谐波的危害及其治理进行全面探讨。
一、谐波的危害1. 对供电网造成负荷加重:谐波电流会增加供电系统的总功率需求,使电网负荷加重。
由于谐波电流的存在,设备的运行效率降低,电网传输能力减小,给供电企业带来电能损失和运行成本的增加。
2. 对设备造成电磁烦扰:谐波电流会引起电力设备内部漏磁力的增加,产生电磁烦扰现象。
这种电磁烦扰会影响到设备的正常运行,造成设备的故障、损坏甚至火灾。
3. 对电力设备造成损坏:谐波电流会引起设备内部电涌、过热等问题,导致电力设备的损坏。
特别是对低压配电设备,谐波容易引起设备的过载和损坏,给用电客户和企业带来不必要的维修成本。
4. 对电力质量造成污染:谐波会引起电压畸变,特别是谐波电压会使系统电压波形变形,导致电压失真。
这不仅影响设备的正常运行,还会在输配电系统中产生大量的电能损耗,降低电力质量,影响用户的用电质量。
5. 对通信设备造成干扰:谐波会产生高频电磁辐射,对无线通信设备产生干扰。
这种干扰会导致通信设备的信号质量下降,甚至影响通信的稳定性和安全性。
二、谐波的治理谐波治理是指采取一系列措施来减少或消除谐波对电力系统造成的危害。
谐波治理需要从源头和末端两个方面进行考虑,下面将介绍一些常见的谐波治理方法。
1. 谐波源控制:谐波源控制是对产生谐波的负载进行控制,减少谐波的产生。
常见的谐波源控制方法有:(1)采用低谐波负载:选择具有较低谐波水平的负载设备,例如使用变频器时选择带有滤波器的变频器,这样可以减少负载引起的谐波电流。
(2)限制非线性负载容量:对于存在大量非线性负载的设备,可以分时控制其使用量,减少谐波产生。
浅谈电力系统谐波治理
发表时间:
2019-09-12T09:45:09.953Z 来源:《基层建设》2019年第17期 作者: 李俊正
[导读] 摘要:谐波在电网中就像是一种垃圾,严重危害着电力设备的“健康”,不但降低了电气设备的使用寿命,而且对用电设备的供电质
量造成了极大的影响。
青海宝盈电力设计咨询有限公司
摘要:谐波在电网中就像是一种垃圾,严重危害着电力设备的“健康”,不但降低了电气设备的使用寿命,而且对用电设备的供电质量
造成了极大的影响。为此我们应积极采取有效的措施抑制和消除电网谐波污染,维护绿色电力环境、确保电网运行安全,为用电终端设备
提供清洁的电能。
关键词:谐波治理;绿色电能
随着工业的不断发展,社会经济得到了迅速的提高,电力电子技术也有了突飞猛进的发展;然而,电力电子技术带来方便、高效巨大
利益的同时,它的非线性、冲击性和不平衡用电特性,也给电力系统的供电质量造成严重污染,给电网注入了大量的谐波,危及电力系统
的安全经济运行,同时也为其他用电终端设备造成了极大的危害。随着以计算机为代表的大量敏感设备的普及应用,电网谐波的危害越来
严重。就像现代人喜欢绿色食品一样,人们对电力系统的供电质量要求越来越高,对电网中的谐波含量提出了更严格的要求。我们必须采
取有效的措施来消除电网中的高次谐波,为电网创造绿色空间。
1.
谐波的产生及影响
与电网连接并输入2倍于50Hz及以上频率电流的设备,统称为谐波源。谐波的产生可以分两类,一类为系统本身的电气设备(如发电
机、变压器等)三相绕组不对称或铁芯饱和产生;另一类为用户非线性用电设备产生。电网中谐波污染主要由用户非线性用电设备造成。
对于发电机及变压器,我们用提高制作工艺的方法可以降低高次谐波的产生;而对于用电设备,随着工业迅速发展的今天已经很难控制,
工业领域大量使用的非线性变流装置、家用电器、通讯设备、冶炼行业的电弧炉、新能源光伏发电采用的逆变装置、电气化铁道的牵引设
备等,它们给电网带来了日益严重的谐波污染,极易引起电网波形畸变。
非线性用电设备主要为晶闸管整流设备。如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达
基波的
30%;在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。而整流设备在工业中应用广泛,并对社会经济具
有直接影响,可见谐波污染和工业同时出现,而且在成倍增长。
如果不及时治理电网中谐波,谐波含量一旦超标,会对电力系统及用户产生如下危害:
1
)持续的谐波含量过高,将加速变压器、断路器、电力电缆等电气设备的绝缘老化,并其减少使用寿命;
2
)谐波产生的序电流分解后主要为正序和负序电流,对继电保护和自动化装置产生影响,使其误动,甚至造成电网解列,大面积停
电;
3
)针对普通感应式电能表,计量波形严重畸变的非线性负荷,电能计量值会小于客户实际消耗的电量,达不到准确计量的目的;
4
)谐波功率除对供热用的普通电炉外,不会做任何有用功,却在各种发、送、变、配和用电设备中以发热的方式消耗掉,增大供电线
路损耗,减少了电能的利用效率;
5
)谐波电压和谐波电流通过线路间的感应耦合,会对信息系统产生频率藕合干扰,影响通信网络的正常工作。
根据发达国家的经验和预测表明,非线性负荷用电设备的种类、数量和用电量将迅速增加,这些非线性负荷即谐波源是电网中谐波问
题的根源。要想得到
“绿色”清洁的电能,就必须抑制和消除电网中的谐波。
2.
谐波消除的措施
在电力系统设计中加大系统短路容量、提供供电电压等级、提高系统三相负荷平衡、提高电气设备的三相绕组对称性和磁饱和等措施
都能减少系统中谐波的产生,但这样就会增加系统的建设投资,而且像三相负荷绝对平衡和三相绕组绝对对称工程中很难做到。所以采用
交流滤波装置是抑制和消除谐波的有效措施。
当电网中有谐波源时,谐波源流向电网的谐波电流公式为:
(1)
IS—
注入电网的谐波电流
In—
谐波源谐波电流
ZL—
电网的负载阻抗
ZS—
电网阻抗
可见,电网阻抗ZS可看为定值,In大小由谐波源决定,所以由谐波源注入电网的谐波电流IS大小可由ZL决定,只有我们设置一个让IS
顺利通过的
ZL就能消除谐波,也就是在谐波产生后没进入到电网之前就消除它,就地消化掉,为此我们可以采用LC滤波装置。
LC
滤波装置我们在变电工程设计中比较常用,在并联无功补偿电容回路中接入一组电抗器,根据要消除的谐波次数选择电抗参数,这
样在提电网供功率因数的同时又消除了谐波。
LC滤波器结构简单,吸收谐波效果明显,但由于结构原理上的原因,在应用中存在着难以克
服的缺陷:
1
)谐波的消除受电网系统阻抗ZS的影响,随着电网增大注入电网的谐波电流IS有增大的趋势;
2
)当电网阻抗和LC滤波器参数匹配的情况下系统有可能发生谐振,此时对某些谐波有谐波放大的可能;
3
)LC滤波器仅对固有频率的谐波有较好的消除作用,当谐波成分变化时效果较差,而电力系统中的谐波是随时出现频率不定的。
所以,如果滤波装置具有可调节性,根据谐波的频率和大小及出现的时间进行实时监控,能够积极的消除高次谐波就能解决这一问
题。这个我们从负载电流
IL的傅立叶展开式着手:
IL=ΣInsin(nωt+θn)
=I1cosθ1 sinωt+ I1sinθ1 cosωt+ΣInsin(nωt+θn)
= I1P+ I1Q+ In
(2)
I1P—
负载基波有功电流
I1Q—
负载基波无功电流
In—
高次谐波电流
由(2)式可见若电网中谐波源附近提供一个-In就正好能抵消In,这就需要在谐波源附近设置一套有源滤波装置,原理如下图:
由原理图可推出:IS = IL + IF =(I1P+ I1Q+ In)+(- In)=I1P+ I1Q
可见,只要安装有源滤波装置就能抑制高次谐波电流In流入电网,而且有控制装置积极主动的控制IF的大小、相角及频率就能实时消除
可能流入电网的谐波;若有源滤波装置能提供无功电流
I1Q还能提高系统的功率因数。在计算机技术迅速发展的今天这些技术都已经实现,
有源滤波装置在工程中也开始广泛应用。
与LC滤波装置相比,有源滤波装置更有以下优点:
1
)有源滤波装置抑制谐波的能力不受电网系统阻抗ZS的影响;
2
)它向电网提供一个反向于负载谐波的谐波,系统参数及运行方式变化时也不会产生谐振,没有谐波放大现象;
3
)可实现对多次谐波的实时动态监控和消除,对系统产生的各次谐波都能起到有效的抑制作用;
但是,有源滤波装置结构较复杂、价格昂贵。
3.
总结
电网的谐波污染日益严重,为了维护和谐的电网为用电户提供绿色清洁无谐波污染的电能,抑制和消除电网中的谐波迫在眉睫。LC滤
波装置结构简单,吸收谐波效果明显,但谐波消除范围比较局限,应用中受电网参数及运行方式的影响,如果谐波参数变化频繁,就有一
定的局限性了;有源滤波装置结构较复杂,价格昂贵,但能实时动态的抑制多次谐波,且不受电网参数影响,可及时动态消除多次谐波。
我们在工程应用时应综合比较考虑,对谐波次数比较单一的地方(如变电所)应积极考虑和无功补偿电容结合成LC滤波装置,在提高
电网功率因数的同时又消除了谐波污染;在谐波变化比较频繁的地方(如新能源光伏发电站及冶炼企业等)应优先考虑采用有源滤波装
置,综合比较后也可以两者结合使用,力求用最简单的方法消除谐波污染、用最经济的方法创造优质电能。
参考文献
[1]
《电能质量 公用电网谐波》GB/T14549.
[2]
《电力工程电气设计手册》水利电力部西北电力设计院.