谐波

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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,如变频驱动式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、节能荧光灯系统等,这些非线性
负载将导致电网谐波量增加、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。
线性负载,例如纯电阻负载,其工作电流的波形与输入电压
的正弦波形完全相同,非线性负载,如斩波直流负载,其工
作电流是非正弦波形。传统的线性负载的电流/电压只含有
基波(50Hz),没有或只有极小的谐波成分,而非线性负载
会在电力系统中产生可观的谐波。
谐波与电力系统中基波叠加,造成波形有畸变,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有脉冲
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。
计算机也是非线性负载之一。计算机装有这类的供电电源仅
在交流正弦波电压的峰值处产生电流,因此产生大量的三次
谐波电流(150Hz)。其它产生谐波电流表的设备主要有:
电动机变频调速器,固态加热器,和其他一些产生非正弦波
变化电流的设备。
谐波的主要影响(谐波的危害)
■对变压器的危害:由于电流的趋肤效应,增加铜损;由于
高频涡流,增加铁损。使变压器的发热增加,过高,效率降
低,甚至烧毁变压器。
■对电动机的危害:由于电流的趋肤效应,增加铜损;由于
高频涡流,增加铁损。使电动机的发热增加,过高,效率降
低。甚至烧毁电动机。由于5,11次负序波的存在,使电动
机转矩脉动,影响设备的正常运行。
■对电缆的危害:由于电流的趋肤效应,增加铜损;使电缆
的发热增加,过高,效率降低甚至烧毁电缆。
■对电子设备的危害:、由于高频谐波的影响,使电子设备
误动作或操作不正确。如:继电保护装置误动作;干扰电子
设备对信号的识别的准确性。
■对补偿电容器的危害:由于并联谐振,谐波过载,烧毁电
容器。
对于现有供电网络或待建电网中的电力污染,通常用电源净
化滤波设备进行治理,一般电压谐波是由电流谐波产生的,
有效地抑制电流谐波就会使电压畸变达到要求的范围。国内
外很多单位已开始重视电源污染的治理,投资安装电源滤波
装置,取得了提高电源品质和节能的双重效果。
我公司对于谐波的治理主要有以下两种方案:

1. 加装有源滤波器
※ 加装无源滤波补偿系统
Power有源滤波器
----在谐波源处吸收谐波电流

借助于两个电流/电压互感器,有源滤波器的电子设
备记录了实际的电流曲线。电流曲线被以平均10KHz的频率
来采样。依据采样值的大小,通过IGBT桥式电路和注入线
圈将一移180°的电流注入电网,即一个正值被一个负值抵
消掉了。
Power并联型有源滤波器,实质上是一个受控的快速反应的
谐波电流源,与非线性负荷并联,自动检测非线性负荷产生
的谐波电流及滤波器与系统连接点的电压畸变。经DSP产生
的控制信号控制IGBT高速开关器件,即将储能的直流电容
器上的直流电压转换成一系列的方波,在经过输出电抗器输
出与负荷产生的谐波电流大小相等、相位相反的谐波电流,
起到补偿谐波的作用,同时又控制直流电容器上的充电电压,
其结果是只向负荷提供基波电流。
该装置具有如下特
点:
1、可实现单装置、动态、多次谐波、功率因数及三相不对
称的综合治理;
2、装置对系统来说,是一个电流源,它的接入与系统阻抗
不存在任何约
束关系,因此可避免产生谐振及谐波放大的危
险。
3、当谐波电流增大时,装置不会过负荷,仍可发挥最大补
偿功能。

三线和四线有源滤波器被封装在钢皮电器柜中。
额定电压和频率:Un=400V, 50Hz (其它的电压和频率
请询问)
最大允许操作电压:1.1×Un(连续工作)
最大允许操作电流:1.2×In{连续工作}
电流磁滞:<电流均方根的10%(10%IRMS)
控制电压:UCONTROL=230V, 50Hz (其它电压,需要控制变
压器)
频率:约10KHz(平均值)
响应时间:<1ms
功耗:3%QALF
效率:97%
噪音:<60db
柜体:钢结构,保护等级1 (壳体内外涂层:RAL 7032
也可采用其它涂层) 安装板:镀锌板
防护:IP 20 (IP 54需定制)
环境温度:+40℃最大短期工作温度;+35℃最高24小时
平均温度;+20℃最高一年平均温度
0℃最低温度
相对湿度:相对0-85 %(无凝露)
冷却:热控风扇
电流互感器连接:1A特制电流互感器
CE认证:符合EN50082-2标准测试

Power无源滤波补偿系统
——非调谐的滤波电路和组合滤波器

由一个扼流线圈和一个电容器串联组成的谐振电路,
并调谐为低于最低次主谐波的频率以抑制谐波,防止谐振。
电抗器和每步电容器串联,形成串联谐振电路,串联谐振电
路的谐振频率由电抗电容形成的回路确定(谐振频率一般位
于134Hz到214Hz之间),必须低于可能出现的最低次主谐
波。
在由电抗器和电容器组成的串联电路中,在电抗器上存在一
个电压降,导致电容器上承受的电压升高。电压的增加可由
下公式得到:
Uc=Un/(1-P)
(选择匹配电容器时还应考虑到电网电压波动值)
在串联电抗的补偿系统中,目标补偿容量和电容器的标称容
量之间有以下关系:
Qc=(Uc/Un)2×Qn×(1-P)

滤波波补偿组件MVG
特性:

1. 电抗系数P5.5、P6、P7、P12.5、P14、PP(双系数)
2. 电压等级400V 、690V(其它电压等级需定
制)
3. 额定容量 15Kvar、25Kvar、50Kvar
4. 便于安装

技术参数:滤波电抗器及高性能补偿电容器的组合套件
额定电压和频率:Un=400V 或多或少690V,50Hz
最大允许操作电压
连续工作:1.05×Un
每日8小时工作:1.1×Un

电抗系数P%
对应谐振频率
5.5 214
6 204
7 189
12.5 141
14 134
最大允许操作电流高度线性:
连续工作:电抗器1.7×In
电容器2.0×In
谐波抑制:滤波电抗器、高性能无功补偿电容器、集成温度
传感器