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谐波治理 之谐波来源

电力体系中的谐波来自电气设备,也就是说来自发电设备和用电设备。因为发电机的转子发生的磁场不可能是完善的正弦波,因而发电机宣布的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。目前我国运用的发电机有两大类:隐极机和凸极机。隐极机多用于汽轮发电机,凸极机多用于水轮发电机。

关于谐波重量而言,隐极机优于凸极机,但随着科技进步,可控硅、IGBT等电子励磁设备的投入,使发电机的谐波重量有所上升。当发电机的端电压高于额外电压的10%以上时,因为电机的磁饱和,会使电压的三次谐波明显添加。同样在变压器的电源侧电压超越额外电压10%以上时,也会使二次侧电压的三次谐波明显添加。因为电网电压偏移在±7%以下,所以发电、变电设备发生的谐波重量都比较小,比国家的考核规范低的多,因而发电、变电设备不是影响电网电压波形方面质量的首要矛盾。

为此,影响电网电压波形质量的首要矛盾对错线性用电设备,也就是说非线性用电设备是首要的谐波源,非线性用电设备首要有以下四大类:

· 电弧加热设备:如电弧炉、电焊机等。

· 沟通整流的直流用电设备:如电力机车、电解、电镀等。

· 沟通整流再逆变用电设备:如变频调速、变频空调等。

· 开关电源设备:如中频炉、彩色电视机、电脑、电子整流器等。

这些用电设备都对错线性用电设备,但它们发生的谐波各不相同,详细举例分析如下:

电弧加热设备是因为电弧在70伏以上才会起弧,才会有弧电流,并且灭弧电压略低于起弧电压,形成弧电流与弧电压的非线性。

此外,弧电流的波形还有一定的非对称性。正是因为弧电流对错正弦波,形成电弧加热设备对电网的谐波污染比较大,并且多为18次以下的低次谐波污染。其实电焊机在上世纪四、五十年代已广泛运用。因为其时电弧加热设备量少,电焊机运用的同时率就更小了,对整个电网的影响比较小,但发现在烧电焊时,部分低压电网的电压和电流改变很大,有较大的谐波影响。

沟通整流直流用电设备的谐波发生的原因是因为整流设备有一个阀电压,在小于阀电压时,电流为零。这类用电设备为了供应平稳的直流电源,在整流设备中加入了储能元件(滤波电容和滤波电感),从而使阀电压进步,加激了谐波的发生量。为了操控直流用电设备的电压和电流,在整流设备中运用了可控硅,这使得该类设备的谐波污染更严峻,并且谐波的次数比较低。

沟通整流再逆变用电设备,在沟通变直流过程中发生的谐波与上述的沟通整流直流用电设备一样,它在直流逆变成沟通时又有逆变波形反射到沟通电流,这类设备发生的谐波重量不只有低次谐波,也有高次谐波。

虽然这类设备单台容量比上述两类设备容量要小,但它的散布面广,数量多,是推广运用的技术手段,因而它的谐波污染应引起满足重视。

开关电源设备运用很广,它的作业原理是先把沟通整流成直流,经过开关管操控变压器初级电流的注册和封闭,从而在变压器二次侧感应出电流,供运用电设备。此外,开关电源的频率比较高一般在40kHz左右,不只在整流时发生谐波,并且在开关管开闭时,反射40kHz左右的波至电源。这类用电设备同样是单台容量不大,但它是运用面广、量大的非线性用电设备,它还有一定量的三次谐波,形成配变的中心线电流居高不下,并且三次谐波还会经过配变污染到10kV电网。经过对商场的常用用电器的谐波情况的测验,咱们了解到目前我国内工业企业的谐波污染非常严峻,尤其是早些年为了节能,引入的变频电源和直流用电器的投入,其5次、7次、11次谐波电流的含量分别占基波的20%、11%、6%,这关于小功率的用户而言,还不怎样,但关于大功率的用户来说,损害就很大了,关于中频炉用户,它用惯例的无功补偿就无法进行,有的用户用惯例的电容器无功补偿,无法投入电容器,有的即使投入了,也对5次谐波电流放大了1.8~3.8倍以上,使得电动机、变压器等用电器的铜损、铁损大大地添加,缩短了设备的运用寿命,多交了电费。1.谐波管理的整体思路。谐波的管理应当首先考虑预防,操控好谐波发生的源头,使体系中发生的谐波尽量减小,就能够更便利的管理或许不必再进跋涉一步的管理。因而,在挑选设备和构建体系时,就应该将减小谐波做为一项重要的条件来考虑。关于沟通和直流两大类通信电源设备:在其他条件平等或相似的情况下,UPS体系应该优先挑选12脉冲或许Delta改换的设备,直流体系应优先挑选有更好的整流电路和完善的滤波办法的产品。

其次,在预防的基础上,再考虑弥补办法。特别是关于既有的用户低压体系来说,因为体系结构现已根本固定,谐波问题的解决只能经过加装电抗器、滤波器等弥补办法得以操控。

2.管理谐波的预防性办法。预防性的解决办法是指防止谐波及其结果呈现的办法,如下。

(1)整流器中的相位抵消(经过挑选适宜的相位移动,由低脉波数整流器构成的高脉波数整流器能够消除谐波)或谐波操控。应该运用具有较高脉波数的整流器,如运用12脉冲的整流器来替代6脉冲整流器。

(2)开发有用的过程和办法来操控、减小或消除电力体系设备的谐波。

 

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