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電能質(zhì)量
專家診治

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領(lǐng)步課堂：諧波電流對輸配電系統(tǒng)的危害

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2017-07-13分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂1

諧波的危害十分嚴(yán)重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。

諧波電流對輸配電系統(tǒng)的危害

1、加大企業(yè)的電力運(yùn)行成本

由于諧波不經(jīng)治理是無法自然消除的，因此大量諧波電壓電流在電網(wǎng)中游蕩并積累疊加導(dǎo)致線路損耗增加、電力設(shè)備過熱，從而加大了電力運(yùn)行成本，增加了電費(fèi)的支出。

2、降低了供電的可靠性

諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導(dǎo)致變壓器、電容器等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電應(yīng)力增大。諧波電流能使變壓器的銅耗增加，所以變壓器在嚴(yán)重的諧波負(fù)荷下將產(chǎn)生局部過熱，噪聲增大，從而加速絕緣老化，大大縮短了變壓器、電動機(jī)的使用壽命，降低供電可靠性，極有可能在生產(chǎn)過程中造成斷電的嚴(yán)重后果。

3、引發(fā)供電事故的發(fā)生

電網(wǎng)中含有大量的諧波源（變頻或整流設(shè)備）以及電力電容器、變壓器、電纜、電動機(jī)等負(fù)荷，這些電氣設(shè)備處于經(jīng)常的變動之中，極易構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)的諧振條件。當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)配合不利時(shí)，在一定的頻率下，形成諧波振蕩，產(chǎn)生過電壓或過電流，危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，如不加以治理極易引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。

4、導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作

對旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)、電動機(jī)，由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉(zhuǎn)子回路及鐵芯中產(chǎn)生附加損耗，從而降低發(fā)輸電及用電設(shè)備的效率，更為嚴(yán)重的是諧波振蕩容易使汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生震蕩力矩，可能引起機(jī)械共振，造成汽輪機(jī)葉片扭曲及產(chǎn)生疲勞循環(huán)，導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。

6、導(dǎo)致線路短路

電網(wǎng)諧波將使測量儀表、計(jì)量裝置產(chǎn)生誤差，達(dá)不到正確指示及計(jì)量(計(jì)量儀表的誤差主要反映在電能表上)。斷路器開斷諧波含量較高的電流時(shí)，斷路器的遮斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發(fā)生短路，甚至斷路器爆炸。

7、降低產(chǎn)品質(zhì)量

由于諧振波的長期存在,電機(jī)等設(shè)備運(yùn)行增大了振動，使生產(chǎn)誤差加大,降低產(chǎn)品的加工精度，降低產(chǎn)品質(zhì)量。

8、影響通訊系統(tǒng)的正常工作

當(dāng)輸電線路與通訊線路平行或相距較近時(shí)，由于兩者之間存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，形成電場耦合和磁場耦合，諧波分量將在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾，從而降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳輸，不僅影響通話的清晰度，嚴(yán)重時(shí)將威脅通訊設(shè)備及人身安全。

諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。

9、對變壓器的影響

諧波電流流過變壓器時(shí)，會導(dǎo)致變壓器發(fā)出額外的熱量，使變壓器在沒有達(dá)到額定功率時(shí)便出現(xiàn)溫度過高的現(xiàn)象，導(dǎo)致變壓器的實(shí)際容量降低。在工業(yè)上，一些變壓器的負(fù)荷主要是變頻器、中頻爐等諧波源設(shè)備，這時(shí)，發(fā)現(xiàn)變壓器僅僅達(dá)到50%負(fù)荷時(shí)，就溫度過高。在商業(yè)上，隨著一些建筑物中的節(jié)能燈、以PC機(jī)為代表的信息設(shè)備等非線性負(fù)荷增加，變壓器過熱的現(xiàn)象也十分常見。

過高的溫度會縮短變壓器的壽命。為了避免變壓器過熱，當(dāng)負(fù)載是諧波源時(shí)，必須降額選用變壓器（使變壓器不工作在額定功率下）。一種專門用于諧波條件下的變壓器稱為k等級變壓器，這種變壓器的繞組和鐵心都按照更大功率的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠承受諧波電流產(chǎn)生的額外的熱量。

10、對輸電線路的影響

諧波污染增加了輸電線路的損耗。輸電線路中的諧波電流加上集膚效應(yīng)的影響，將產(chǎn)生附加損耗，使得輸電線路損耗增加。特別是在電力系統(tǒng)三相不對稱運(yùn)行時(shí)，對中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)線損的增加尤為顯著。

諧波污染增大了中性線電流，引起中性點(diǎn)漂移。在低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，零序電流和零序性的諧波電流(3次，6次、9次……)不僅會引起中性線電流大大增加，造成過負(fù)荷發(fā)熱，使損耗增加，而且產(chǎn)生壓降，引起零電位漂移，降低了供電的電能質(zhì)量。

11、對電力系統(tǒng)其它設(shè)備的影響

對斷路器的影響。諧波會使某些斷路器的磁吹線圈不能正常工作，斷路器的遮斷能力降低，不能遮斷波形畸變率超過一定限值的故障電流，對中壓斷路器截?cái)嚯姼须娏鲿r(shí)可能發(fā)生諧頻涌波電壓和重燃現(xiàn)象，導(dǎo)致斷路器觸頭燒損。

對消弧線圈的影響。當(dāng)電網(wǎng)諧波成分較大時(shí)，發(fā)生單相接地故障，消弧線圈對諧波電流將可能不起作用，在接地點(diǎn)得不到的補(bǔ)償，從而引發(fā)系統(tǒng)的故障擴(kuò)大。

12對電力用戶的影響

用電設(shè)備對系統(tǒng)電源的污染會影響用電設(shè)備自身的可靠性。使用電能質(zhì)量污染的電源，用電設(shè)備又可能成為新的污染源，而危害電力系統(tǒng)和其他用戶設(shè)備?？赡墚a(chǎn)生的影響包括：對用戶電動機(jī)產(chǎn)生影響;對用戶補(bǔ)償電容器產(chǎn)生影響;對用戶自動控制裝置產(chǎn)生影響;對居民生活用電產(chǎn)生影響;對用電安全造成威脅。另外，還包括對電信通信造成影響，對廣播、電視及精密制造工業(yè)造成干擾和影響，這類干擾和影響有些表現(xiàn)在差模干擾和共模干擾，差模干擾是工頻及長線傳輸分布電容的相互干擾，共模干擾是引起回路對地電位發(fā)生變化的干擾，是造成微機(jī)控制單元工作不正常的主要原因。

13、對用戶補(bǔ)償電容器的影響

電網(wǎng)無功配置容量中電容器所占比例Z大，其中用戶電容器約占全部電容器的2/3。這部分電容器的設(shè)計(jì)大多只考慮無功補(bǔ)償量，不考慮裝設(shè)點(diǎn)電能質(zhì)量的實(shí)際污染情況，因此，運(yùn)行點(diǎn)電能質(zhì)量指標(biāo)低時(shí)，常造成一些事故，如補(bǔ)償裝置投不上、電容器使用壽命降低、電容器保護(hù)熔絲熔斷，甚至發(fā)生串并聯(lián)諧振，引發(fā)電容器的諧波過電壓與過電流，導(dǎo)致電容器爆炸等。另外，用戶電容器的管理目前仍按平均功率因數(shù)進(jìn)行考核，電容器很少按電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況投切，甚至只投不切，無形中使電網(wǎng)電壓失去了應(yīng)有的調(diào)節(jié)裕度，使電壓偏差等電能質(zhì)量指標(biāo)難以控制。

14、對用戶自動控制裝置的影響

隨著數(shù)字控制技術(shù)的大規(guī)模使用，很多精密負(fù)載對受電電能質(zhì)量指標(biāo)提出了更高的要求。電能質(zhì)量污染對這類設(shè)備的危害主要有三個(gè)方面，即在設(shè)備的檢測模塊中引入畸變量、干擾正常的分析計(jì)算、導(dǎo)致錯(cuò)誤的輸出結(jié)果。另外還會對設(shè)備的硬件，如精密電機(jī)、開關(guān)電源等造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。干擾負(fù)載的保護(hù)回路，造成誤動作等。

15、對電動機(jī)的影響

諧波電流通過交流電動機(jī)，使諧波附加損耗明顯增加，引起電動機(jī)過熱，機(jī)械振動和噪聲增大。當(dāng)三相電壓不對稱時(shí)，定子繞組上產(chǎn)生負(fù)序電流，并勵磁產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，該制動磁場降低了電機(jī)的Z大轉(zhuǎn)矩和過載能力，增加銅損，并且負(fù)序過電流可以將電機(jī)定子繞組燒毀。負(fù)序性的諧波分量(5次、11次等)對電機(jī)的影響與負(fù)序電壓的效果一樣。當(dāng)產(chǎn)生電壓波動的主要低頻分量與電機(jī)機(jī)械振動的固有頻率一致時(shí)，誘發(fā)諧振，會使電動機(jī)造成損壞。

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