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            諧波治理 之諧波來源

            電力體系中的諧波來自電氣設備,也就是說來自發電設備和用電設備。因為發電機的轉子發生的磁場不可能是完善的正弦波,因而發電機宣布的電壓波形不可能是一點不失真的正弦波。目前我國運用的發電機有兩大類:隱極機和凸極機。隱極機多用于汽輪發電機,凸極機多用于水輪發電機。

            關于諧波重量而言,隱極機優于凸極機,但隨著科技進步,可控硅、IGBT等電子勵磁設備的投入,使發電機的諧波重量有所上升。當發電機的端電壓高于額外電壓的10%以上時,因為電機的磁飽和,會使電壓的三次諧波明顯添加。同樣在變壓器的電源側電壓超越額外電壓10%以上時,也會使二次側電壓的三次諧波明顯添加。因為電網電壓偏移在±7%以下,所以發電、變電設備發生的諧波重量都比較小,比國家的考核規范低的多,因而發電、變電設備不是影響電網電壓波形方面質量的首要矛盾。

            為此,影響電網電壓波形質量的首要矛盾對錯線性用電設備,也就是說非線性用電設備是首要的諧波源,非線性用電設備首要有以下四大類:

            · 電弧加熱設備:如電弧爐、電焊機等。

            · 溝通整流的直流用電設備:如電力機車、電解、電鍍等。

            · 溝通整流再逆變用電設備:如變頻調速、變頻空調等。

            · 開關電源設備:如中頻爐、彩色電視機、電腦、電子整流器等。

            這些用電設備都對錯線性用電設備,但它們發生的諧波各不相同,詳細舉例分析如下:

            電弧加熱設備是因為電弧在70伏以上才會起弧,才會有弧電流,并且滅弧電壓略低于起弧電壓,形成弧電流與弧電壓的非線性。

            此外,弧電流的波形還有一定的非對稱性。正是因為弧電流對錯正弦波,形成電弧加熱設備對電網的諧波污染比較大,并且多為18次以下的低次諧波污染。其實電焊機在上世紀四、五十年代已廣泛運用。因為其時電弧加熱設備量少,電焊機運用的同時率就更小了,對整個電網的影響比較小,但發現在燒電焊時,部分低壓電網的電壓和電流改變很大,有較大的諧波影響。

            溝通整流直流用電設備的諧波發生的原因是因為整流設備有一個閥電壓,在小于閥電壓時,電流為零。這類用電設備為了供應平穩的直流電源,在整流設備中加入了儲能元件(濾波電容和濾波電感),從而使閥電壓進步,加激了諧波的發生量。為了操控直流用電設備的電壓和電流,在整流設備中運用了可控硅,這使得該類設備的諧波污染更嚴峻,并且諧波的次數比較低。

            溝通整流再逆變用電設備,在溝通變直流過程中發生的諧波與上述的溝通整流直流用電設備一樣,它在直流逆變成溝通時又有逆變波形反射到溝通電流,這類設備發生的諧波重量不只有低次諧波,也有高次諧波。

            雖然這類設備單臺容量比上述兩類設備容量要小,但它的散布面廣,數量多,是推廣運用的技術手段,因而它的諧波污染應引起滿足重視。

            開關電源設備運用很廣,它的作業原理是先把溝通整流成直流,經過開關管操控變壓器初級電流的注冊和封閉,從而在變壓器二次側感應出電流,供運用電設備。此外,開關電源的頻率比較高一般在40kHz左右,不只在整流時發生諧波,并且在開關管開閉時,反射40kHz左右的波至電源。這類用電設備同樣是單臺容量不大,但它是運用面廣、量大的非線性用電設備,它還有一定量的三次諧波,形成配變的中心線電流居高不下,并且三次諧波還會經過配變污染到10kV電網。經過對商場的常用用電器的諧波情況的測驗,咱們了解到目前我國內工業企業的諧波污染非常嚴峻,尤其是早些年為了節能,引入的變頻電源和直流用電器的投入,其5次、7次、11次諧波電流的含量分別占基波的20%、11%、6%,這關于小功率的用戶而言,還不怎樣,但關于大功率的用戶來說,損害就很大了,關于中頻爐用戶,它用慣例的無功補償就無法進行,有的用戶用慣例的電容器無功補償,無法投入電容器,有的即使投入了,也對5次諧波電流放大了1.8~3.8倍以上,使得電動機、變壓器等用電器的銅損、鐵損大大地添加,縮短了設備的運用壽命,多交了電費。1.諧波管理的整體思路。諧波的管理應當首先考慮預防,操控好諧波發生的源頭,使體系中發生的諧波盡量減小,就能夠更便利的管理或許不必再進跋涉一步的管理。因而,在挑選設備和構建體系時,就應該將減小諧波做為一項重要的條件來考慮。關于溝通和直流兩大類通信電源設備:在其他條件平等或相似的情況下,UPS體系應該優先挑選12脈沖或許Delta改換的設備,直流體系應優先挑選有更好的整流電路和完善的濾波辦法的產品。

            其次,在預防的基礎上,再考慮彌補辦法。特別是關于既有的用戶低壓體系來說,因為體系結構現已根本固定,諧波問題的解決只能經過加裝電抗器、濾波器等彌補辦法得以操控。

            2.管理諧波的預防性辦法。預防性的解決辦法是指防止諧波及其結果呈現的辦法,如下。

            (1)整流器中的相位抵消(經過挑選適宜的相位移動,由低脈波數整流器構成的高脈波數整流器能夠消除諧波)或諧波操控。應該運用具有較高脈波數的整流器,如運用12脈沖的整流器來替代6脈沖整流器。

            (2)開發有用的過程和辦法來操控、減小或消除電力體系設備的諧波。

             

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