湖南長(zhǎng)沙某工業(yè)園電力網(wǎng)絡(luò)多次諧波探討

綜　　合/183

湖南長(zhǎng)沙某工業(yè)園電力網(wǎng)絡(luò)多次諧波探討

任曉納

摘　要:本文從補(bǔ)償電容無(wú)法投入,談諧波危害,分析諧波來(lái)源,提出治理諧波的一些建議。關(guān)鍵詞:補(bǔ)償電容;諧波;諧振;諧波源;諧波治理中圖分類號(hào):F123.16　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):CN43-1027/F(2010)04-183-02作　者:湖南望城建設(shè)(集團(tuán))有限公司;湖南,望城,410200諧波對(duì)于電網(wǎng)的危害非常大,主要表現(xiàn)在以下方面:

1.由于電網(wǎng)主要是按基波設(shè)計(jì)的。由于LC元件的存在,雖然在基波時(shí)不會(huì)發(fā)生諧振,但在某個(gè)特定諧波時(shí)卻可能引起諧振,可能將諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍,電網(wǎng)諧振引起設(shè)備過(guò)電壓,產(chǎn)生諧波過(guò)流,對(duì)設(shè)備造成危害。特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器。其中,特別要注意的是,由于電容器是容性負(fù)載,能與電網(wǎng)上感性設(shè)備(其它設(shè)備主要是感性設(shè)備)配合,構(gòu)成共振條件,又由于其大小與諧波頻率成反比,因此,電容更容易吸收諧波共振電流,引起電容過(guò)載,造成電容損壞,或者熔絲熔斷。

2.使電網(wǎng)中的電氣設(shè)備產(chǎn)生額外的損耗(諧波功率),降低了設(shè)備的效率,同時(shí)諧波會(huì)影響設(shè)備的正常工作,例如變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱,電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱,電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)等故障,絕緣部分老化、變質(zhì),嚴(yán)重時(shí)候甚至設(shè)備損壞。

3.導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng),造成不必要的損失,諧波會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表測(cè)量不準(zhǔn)確,造成計(jì)量誤差。

4.諧波對(duì)設(shè)備附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾等其他危害。

既然諧波危害如此之大,那么諧波是如何產(chǎn)生的?又如何能減小它的影響和危害呢?

事實(shí)上,諧波還有其他的來(lái)源,各類生產(chǎn)用電如電鍍、電泵等,生活用電中如電視機(jī)、電腦、熒光燈等采用開(kāi)關(guān)電源或其他電力電子技術(shù)的裝置,單獨(dú)來(lái)看,所產(chǎn)生的諧波非常微小,但是由于其數(shù)量的極其龐大,也是不可忽視的一部分。

二、諧波治理

1.針對(duì)諧波源進(jìn)行治理。

按就近治理的原則,進(jìn)行諧波源當(dāng)?shù)刂卫�。�?duì)于產(chǎn)生大量諧波的變電站,在變壓器低壓側(cè)加裝濾波裝置。根據(jù)裝置的原理不同,可分為無(wú)源電力濾波器(PPF)和有源電力濾波器(APF)。

無(wú)源電力濾波器利用電容、電感諧振的原理“吸收”阻止相應(yīng)次諧波,從而保證電壓畸變率處在較低水平。一般根據(jù)需要吸收的諧波次數(shù),設(shè)置合適的LC參數(shù),分別設(shè)置濾波裝置。

而有源電力濾波器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大功率的諧波發(fā)生器,它通過(guò)諧波采樣裝置將諧波源發(fā)出的諧波采集后,再完整地復(fù)制出大小相等、方向相反的諧波,并接入電網(wǎng),將諧波抵消,其產(chǎn)生的諧波隨諧波源的變化而變化,是一種新型的濾波裝置,但費(fèi)用較高。

2.改變部分運(yùn)行、接線方式,減小諧波的產(chǎn)生、疊加、放大、產(chǎn)生危害的機(jī)會(huì)

增加電網(wǎng)的短路容量、提高電氣設(shè)備的短路比,來(lái)降低諧波對(duì)同一電網(wǎng)上其他設(shè)備的影響。加強(qiáng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)控制,避免輕負(fù)荷、高電壓的運(yùn)行狀態(tài),以減少諧波電壓過(guò)高對(duì)系統(tǒng)電器設(shè)備的影響;有意識(shí)的將配變中間相改接A或者C相,減少變壓器群產(chǎn)生的諧波。在可能的情況下,接成Δ,yn形,將諧波在高壓側(cè)消化。

3.在設(shè)計(jì)中注意避開(kāi)諧波產(chǎn)生諧振的機(jī)會(huì),減小帶來(lái)的影響

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16-923.3.10“為控制各類非線性用電設(shè)備所產(chǎn)生的諧波引起的電網(wǎng)電壓正弦波形畸變?cè)诤侠矸秶鷥?nèi),宜采限下列措施:各類大功率非線性用電設(shè)備變壓器的受電電壓有多種可供選擇時(shí),如選用較低電壓不能符合要求,宜選用較高電壓。”也就是中頻爐等大功率非線性用電設(shè)備在選型時(shí),盡量選擇較高電壓。

在無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)中除了應(yīng)注意避免并聯(lián)電容器與系統(tǒng)感抗的諧振,除了驗(yàn)算基波外,還需要驗(yàn)算3、5、7次等主要諧波,避開(kāi)這些參數(shù),防止在該次諧波發(fā)生諧振。

參考文獻(xiàn):

[1]程浩忠,電力系統(tǒng)諧波技術(shù),上海交通大學(xué)出版社,1998

[2]陸廷信,供電系統(tǒng)中的諧波分析與抑制,機(jī)械工業(yè)出版社,1990

(責(zé)任編輯:謝　嵩)

一、諧波來(lái)源

1.中頻爐、電弧爐等設(shè)備是該地區(qū)諧波的主要來(lái)源

對(duì)該地區(qū)負(fù)荷進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)主要的原因是該地區(qū)工業(yè)發(fā)達(dá),中頻爐、電弧爐等作為一類高效的加熱源已經(jīng)非常普及。電弧爐是利用電極物料間產(chǎn)生的電弧熔煉金屬,因此,它的電流波形很不規(guī)則,含有多種諧波(2次到7次)以及間諧波,這是諧波的一個(gè)重要來(lái)源。而中頻爐是工頻電流整流后再變?yōu)橹蓄l,再利用電磁感應(yīng)來(lái)熔煉金屬,因此產(chǎn)生大量的高次諧波,其中以3次、5次、7次等奇次諧波為主。這正是該地區(qū)諧波的主要來(lái)源。

2.用戶變壓器群是該地區(qū)諧波的重要來(lái)源

一般情況下,三相變壓器由于鐵芯為“日”形狀,中相比邊相要短一半,因此,三個(gè)磁路的不對(duì)稱引起變壓器勵(lì)磁電流中含有諧波分量。所以當(dāng)對(duì)空載三相變壓器加電壓激勵(lì)時(shí),即使受電側(cè)沒(méi)有零序電流通路(中性點(diǎn)不接地或三角形接線),勵(lì)磁電流中也會(huì)有諧波分量。雖然在實(shí)際運(yùn)行時(shí),這個(gè)諧波分量很小,但由于變壓器繞組接法以及各繞組和電網(wǎng)各相的連接統(tǒng)一規(guī)定時(shí),則各臺(tái)變壓器勵(lì)磁電流里的同次諧波彼此疊加,形成了電網(wǎng)中諧波的又一重要來(lái)源。

3.諧波的其他來(lái)源

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