電力電子裝置的諧波危害及抑制措施

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電力電子裝置的諧波危害及抑制措施

作者：鄒雪蓮

來(lái)源：《商情》2015年第42期

【摘要】電力電子設(shè)備在能源系統(tǒng)、工業(yè)領(lǐng)域、建筑供配電領(lǐng)域等方面的大量應(yīng)用給電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的污染，使電能質(zhì)量狀況急劇惡化，引發(fā)的事故和問(wèn)題也呈上升趨勢(shì)，并威脅著整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。認(rèn)識(shí)和分析電力電子裝置諧波產(chǎn)生的原因及其危害，探討綜合治理的方法，治理諧波污染，提高電網(wǎng)功率因數(shù)已成為電力電子技術(shù)中的一個(gè)重大的研究課題。本文對(duì)諧波的來(lái)源及危害進(jìn)行了分析，并針對(duì)諧波的抑制和治理提出了相應(yīng)的解決措施。

【關(guān)鍵詞】諧波，污染，危害，抑制

1.研究背景

電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題早在20世紀(jì)20年代和30年代就引起科學(xué)家和工程師們的注意。早在19世紀(jì)末，當(dāng)交流電以一種新興的動(dòng)力形式出現(xiàn)時(shí)，人們就發(fā)現(xiàn)了電壓、電流的波形畸變問(wèn)題，并同時(shí)對(duì)畸變的原理及消除方法等開始研究。當(dāng)時(shí)在德國(guó)，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年JCRead發(fā)表的有關(guān)變流器諧波的論文是早期有關(guān)諧波研究的經(jīng)典論文。

2.電力電子裝置中的諧波產(chǎn)生

諧波即對(duì)周期性的交流量進(jìn)行傅里葉分解，得到頻率大于一的整數(shù)倍基波頻率的分量。電網(wǎng)中的諧波主要是由各種大容量功率變換器以及其他非線性負(fù)載產(chǎn)生的，其中主要的諧波源是各種電力電子裝置，如整流裝置、交流調(diào)壓裝置等，這其中，整流裝置所占的比例最大，它幾乎都是采用帶電容濾波的二極管不控整流或晶閘管相控整流，它們產(chǎn)生的諧波污染和消耗的無(wú)功功率是眾所周知的；除整流裝置外，斬波和逆變裝置的應(yīng)用也很多，而其輸入直流電源也來(lái)自整流裝置，因此其諧波問(wèn)題也很嚴(yán)重，尤其是由直流電壓源供電的斬波和逆變裝置，其直流電壓源大多是由二極管不控整流后經(jīng)電容濾波得到的，這類裝置對(duì)電網(wǎng)的諧波污染日益突出。

3.諧波的危害

電網(wǎng)中日益嚴(yán)重的諧波污染常常對(duì)設(shè)備的工作產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，其危害一般表現(xiàn)為：1）諧波電流使輸電電纜損耗增大，輸電能力降低，絕緣加速老化，泄漏電流增大，嚴(yán)重的甚至引起放電擊穿。2）使電動(dòng)機(jī)損耗增大，發(fā)熱增加，過(guò)載能力、壽命和效率降低，甚至造成設(shè)備損壞。3）容易使電網(wǎng)與用作補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功功率的并聯(lián)電容器發(fā)生諧振，造成過(guò)電壓或過(guò)電流，使電容器絕緣老化甚至燒壞。4）諧波電流流過(guò)變壓器繞組增大附加損耗，使繞組發(fā)熱，加速絕緣老化，發(fā)出噪聲。5）使大功率電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)受到干擾而影響正常工作。6）影響電子設(shè)備的正常工作，如：使某些電氣測(cè)量?jī)x表受諧波的影響而造成誤差，導(dǎo)致繼電保護(hù)和自

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