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電能質(zhì)量
專家診治

把電能質(zhì)量問(wèn)題交給領(lǐng)步400-056-5258

電力諧波的產(chǎn)生和電力諧波的治理措施

返回列表來(lái)源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2018-01-19分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂2

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，不斷有新的電力電子裝置和其他非線性負(fù)荷接入電網(wǎng)，電網(wǎng)諧波水平逐年升高，電力諧波導(dǎo)致的各種問(wèn)題日益突出，已受到供應(yīng)電雙方的高度重視。對(duì)電力諧波治理刻不容緩。
用有源濾波器來(lái)治理電力諧波的技術(shù)，具有技術(shù)成熟，濾除率高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用，是治理電力諧波的有效措施。

一、電力諧波的產(chǎn)生于危害
電力諧波主要由非線性負(fù)荷產(chǎn)生。非線性負(fù)荷吸收的電流與端電壓不成線性關(guān)系，結(jié)果電流發(fā)生波形畸變且導(dǎo)致端電壓波形畸變。這種周期性的畸變波形可按基頻(50Hz)展開成傅里葉級(jí)數(shù)形式，其大于基頻的分量即為諧波。

諧波畸變web

產(chǎn)生電力諧波的設(shè)備非常廣泛，主要有變頻調(diào)速器、直流調(diào)速系統(tǒng)、整流設(shè)備、中高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、晶閘管溫控加熱設(shè)備、焊接設(shè)備、電弧爐、電力機(jī)車、不間斷電源、計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音像設(shè)備、充電器、變頻空調(diào)、晶閘管調(diào)光設(shè)備、電子節(jié)能燈等。
諧波的危害主要包括以下幾個(gè)方面：

(1)增加電力設(shè)施負(fù)荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率;

(2)引起無(wú)功補(bǔ)償電容器諧振和諧波放大，導(dǎo)致電容器因過(guò)電流或過(guò)電壓而損壞或無(wú)法投入運(yùn)行;

(3)產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩致使電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量和電機(jī)壽命;

(4)由于渦流和集膚效應(yīng)，使電機(jī)、變壓器、輸電線路等產(chǎn)生附加功率損耗而過(guò)熱;

(5)增加絕緣介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)度，降低設(shè)備使用壽命;

(6)零序諧波電流導(dǎo)致三相四線系統(tǒng)的中線過(guò)載，并在三角接法的變壓器繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流;

(7)引起繼電保護(hù)設(shè)施的誤動(dòng)作，造成繼電保護(hù)等自動(dòng)裝置工作紊亂;

(8)改變電壓或電流的變化率和峰值，延緩電弧熄滅，影響斷路器的分?jǐn)嗳萘?

(9)使計(jì)量?jī)x表特別是感應(yīng)式電能表產(chǎn)生計(jì)量誤差;

(10)干擾鄰近的電力電子設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備和通訊設(shè)備，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

二、電力諧波的標(biāo)準(zhǔn)
為了保證電網(wǎng)和用電設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，目前許多國(guó)家、國(guó)際組織以及一些大電力公司都制定了相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)。如關(guān)于公用電網(wǎng)諧波限制的IEEE 519-1992、GB/T 14549-1993，關(guān)于用電設(shè)備諧波電流排放限制的IEC 61000-3-2、IEC 61000-3-4、GB/Z 17625.1-2003、GB/Z 17625.6-2003等等。
雖然各諧波標(biāo)準(zhǔn)都不盡相同，但都是大同小異，且所有標(biāo)準(zhǔn)的都是基于以下三個(gè)目的：

(1)將電力系統(tǒng)電流和電壓波形的畸變控制到系統(tǒng)及其所接設(shè)備能夠允許的水平;

(2)以符合用戶需要的電壓波形向用戶供電;

(3)不干擾其它系統(tǒng)(如通訊系統(tǒng))的正常工作。

GB/T14549-1993《電能質(zhì)量—公用電網(wǎng)諧波》是現(xiàn)行電力諧波監(jiān)督管理的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。除要求電網(wǎng)各級(jí)電壓的諧波水平不超出國(guó)標(biāo)限值外，要求用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流不超出國(guó)標(biāo)允許值。否則應(yīng)采取治理措施。

三、治理諧波的方法
諧波治理措施主要有三種：一是主動(dòng)治理，即從諧波源本身出發(fā)，通過(guò)改進(jìn)用電設(shè)備，使其不產(chǎn)生或少產(chǎn)生諧波;二是受端治理，即從受到諧波影響的設(shè)備或系統(tǒng)出發(fā)，提高它們抗諧波干擾能力;三是被動(dòng)治理，即通過(guò)安裝電力濾波器，阻止諧波源產(chǎn)生的諧波注入電網(wǎng)，或者阻止電力系統(tǒng)的諧波流人負(fù)載端。
由于諧波源的廣泛性和復(fù)雜性，主動(dòng)治理方法受設(shè)備結(jié)構(gòu)、效率、成本、可靠性等因素影響，只能解決部分問(wèn)題，受端治理方法和被動(dòng)治理方法仍是目前治理電力諧波問(wèn)題的主要方法。例如通過(guò)串聯(lián)失諧電抗器抑制無(wú)功補(bǔ)償電容器導(dǎo)致的諧波共振放大，通過(guò)在系統(tǒng)中安裝無(wú)源電力濾波器和有源電力濾波器進(jìn)行濾波等等。

無(wú)源濾波器
無(wú)源濾波器濾波回路主要是由濾波電容器、濾波電抗器串聯(lián)組成，在基波頻率時(shí)產(chǎn)生無(wú)功功率，根據(jù)要求達(dá)到的功率因數(shù)設(shè)計(jì)濾波補(bǔ)償回路的容量和數(shù)量；針對(duì)用戶系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)制造，設(shè)有濾除 5 次、7 次、11 次、13 次等特征諧波支路和高通濾波支路，濾波效果突出。

有源濾波器
有源電力濾波技術(shù)是近幾年針對(duì)無(wú)源濾波技術(shù)的缺陷而提出的一種諧波治理新技術(shù)。由于其濾波效果好，現(xiàn)已的到了廣泛的應(yīng)用。
APF 根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)載性質(zhì)，分別有三相三線系列和三相四線系列有源電力濾波裝置，三相三線系列主要針對(duì)整流器、變頻器、大型 UPS、中頻爐、電弧爐等工業(yè)型大容量非線性負(fù)荷，擁有有效的濾波能力，能同時(shí)濾除 2～31 次諧波，小于 20ms的響應(yīng)時(shí)間，具備一拖四擴(kuò)展功能。適用于各種工況領(lǐng)域，是工業(yè)型大容量非線性負(fù)載諧波治理的理想解決方案。
三相四線系列 APF 適用于商業(yè)建筑電氣系統(tǒng)，由于商業(yè)建筑電氣系統(tǒng)大量使用熒光燈、電腦、UPS、電梯、變頻空調(diào)等設(shè)備，不僅污染電網(wǎng)，而且其產(chǎn)生的三次諧波疊加到中性線上，使中性線發(fā)熱，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全。該系列 APF 能徹底消除因三次諧波產(chǎn)生的中性線諧波電流，并消除 2～31 次全部或選定次諧波。該系列 APF 體積小，具備完全的通訊功能，是保障電力系統(tǒng)安全的重要電氣設(shè)備。

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