國(guó)標(biāo):電壓波動(dòng)和閃變(gb12326—2000)(gb/t12326-2008)
波形畸變:波形畸變是由電力系統(tǒng)中的非線性設(shè)備引起的,流過(guò)非線性設(shè)備的電流和加在其上的電壓不成比例關(guān)系。
電力諧波:任何周期性的畸變波形都可用正弦波形的和表示,其中,頻率為基波頻率整數(shù)倍的分量稱為諧波(如我國(guó)電力系統(tǒng)的工頻為50hz,則基波為50hz,二次諧波為100hz,三次諧波為150hz等),頻率為基波頻率整數(shù)倍的分量稱為諧波,而一系列正弦波形的和稱為傅里葉級(jí)數(shù)。
在一定的供電系統(tǒng)條件下,有些用電負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)非整數(shù)倍的周期性電流的波動(dòng),不是基波整數(shù)倍頻率的分?jǐn)?shù)諧波稱間諧波。次諧波是指頻率低于工頻基波頻率的分量。
暫態(tài)過(guò)程中含有高頻分量,但是和諧波卻是兩個(gè)完全不同的現(xiàn)象,電力系統(tǒng)僅在受到突然擾動(dòng)之后,其暫態(tài)波形呈高頻特性,但這些頻率并不是諧波,與基波頻率無(wú)關(guān)。
國(guó)標(biāo)要求:
平常諧波計(jì)算一般用電力軟件計(jì)算,當(dāng)然用公式算好像也可以。
諧波源:傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的主要諧波源是電力變壓器,當(dāng)代電力系統(tǒng)中的最主要的諧波源——非線性電力電子裝置。
危害:
1)系統(tǒng)角度,諧波會(huì)導(dǎo)致一些不正常現(xiàn)象:一是超高壓長(zhǎng)線上,諧波電流若較大,潛供電弧熄滅會(huì)被延緩,單相重合閘可能會(huì)失敗,擴(kuò)大事故,消弧線圈接地的系統(tǒng)中同樣存在這個(gè)問(wèn)題;二是諧波分量較大的時(shí)候,可能引起保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng),如零序三次諧波過(guò)大,可能引起接地保護(hù)誤動(dòng);三是計(jì)量和測(cè)量誤差,尤其對(duì)過(guò)零檢測(cè)相位的表計(jì)來(lái)說(shuō),更為嚴(yán)重。
2)諧波引起設(shè)備的附加損耗,降低效率。尤其是對(duì)電容器組的影響,隨著頻率的提高,其介質(zhì)損耗會(huì)明顯增加;對(duì)輸電線路來(lái)說(shuō),由于諧波頻率高和趨膚效應(yīng)的原因,線路電阻會(huì)增加,因而引起附件線損;同時(shí)變壓器和電機(jī)等,都會(huì)引起一定附加的銅耗和鐵損,產(chǎn)生局部過(guò)熱。
3)加速絕緣老化,很大縮短設(shè)備壽命。諧波作用下,絕緣老化物理過(guò)程明顯加劇,對(duì)電纜,電容器等危害很大。
4)可能產(chǎn)生局部的串聯(lián)或并聯(lián)諧振,并放大諧波水平。從而導(dǎo)致諧波支路中的設(shè)備因過(guò)電壓或過(guò)電流而損壞。如在電容器裝置中串接電抗率的電抗器后,可以對(duì)電網(wǎng)5次及以上諧波有抑制作用,但對(duì)5次以下諧波卻有放大作用。
5)諧波對(duì)通信系統(tǒng)的干擾。若諧波頻率接近載波頻率,電力線載波通信和遠(yuǎn)動(dòng)裝置信號(hào)傳輸會(huì)被一定程度干擾,此外通過(guò)電磁、靜電和傳導(dǎo)耦合途徑,也會(huì)對(duì)平行敷設(shè)的通信線路產(chǎn)生干擾。
控制措施:
電力諧波的抑制或減緩措施通??煞譃轭A(yù)防性措施和補(bǔ)償性措施。
預(yù)防性措施:
1)供電設(shè)備如電容器、變壓器、發(fā)電機(jī)等在設(shè)計(jì)、制造、規(guī)劃、配置等方面采取減少諧波的措施;
2)通過(guò)增加整流器的脈動(dòng)數(shù)或采用可控整流限制電力諧波的主要來(lái)源整流器的諧波。
補(bǔ)償性措施:
1)濾波器的應(yīng)用;
2)改變饋線參數(shù),采用饋電線重構(gòu)或電容器改變安裝位置等避免諧振。
無(wú)源電力濾波器:
對(duì)于大容量的諧波濾除工程,往往采用若干組單調(diào)諧濾波器(或者雙調(diào)諧)與一組(或多組)高通濾波器配合使用的方案。
在濾波器參數(shù)初步確定后,濾波器參數(shù)的最終確定需結(jié)合濾波效果與無(wú)功功率補(bǔ)償要求等進(jìn)行修正。
無(wú)源濾波裝置是目前應(yīng)用最為廣泛的諧波抑制手段,它是按照希望抑制的諧波次數(shù)專門(mén)量身制造的,但也存在著難以克服的缺陷:1、濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)的影響較大,極易與系統(tǒng)或者其它濾波支路發(fā)生串并聯(lián)諧振。2、只能消除特定的幾次諧波,而對(duì)其他的某次諧波則會(huì)產(chǎn)生放大作用3、濾波、無(wú)功補(bǔ)償、調(diào)壓等要求之間有時(shí)難以協(xié)調(diào)4、諧波電流增大時(shí),濾波器負(fù)擔(dān)隨之加重,可能造成濾波器過(guò)載,甚至損壞設(shè)備。5、有效材料消耗多,體積大。
有源濾波技術(shù)(apf)作為一種新型的諧波治理技術(shù),與無(wú)源濾波技術(shù)相比,優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,可對(duì)頻率和大小均變化的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償,響應(yīng)速度快;
有源濾波裝置是一個(gè)高阻抗電流源,它的接入對(duì)系統(tǒng)阻抗不會(huì)產(chǎn)生影響,因此此類裝置適合系列化,規(guī)?;a(chǎn);
當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)裝置受電網(wǎng)阻抗的影響不大,不存在諧振的危險(xiǎn);
補(bǔ)償無(wú)功功率時(shí)不需要儲(chǔ)能元件,補(bǔ)償諧波時(shí)所需要的儲(chǔ)能元件不大;
用同一臺(tái)裝置可同時(shí)補(bǔ)償多次諧波電流和非整數(shù)倍次的諧波電流;
當(dāng)線路中的諧波電流突然增大時(shí)有源濾波器不會(huì)發(fā)生過(guò)載,并能正常發(fā)揮作用;
裝置可以僅輸出所需要補(bǔ)償?shù)母叽沃C波電流,不輸出基波無(wú)功功率。
有源濾波和無(wú)源濾波由于各自優(yōu)勢(shì)(無(wú)源成本低,有源成本高,動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果好),很多場(chǎng)合是混合使用的。