一. 諧波概述：

 

    (一)諧波定義：

 

    供電系統諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅里葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到很多大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱之為諧波。諧波頻率和正常的基波頻率比值(n=fn/fl)稱為諧波次數。諧波實際上是一種干擾量，使電網受到污染。現在技術領域主要研究諧波的發生、傳輸、測量、危害、抑制及濾除，其頻率范圍一般為2≤n≤50(我國電源頻率為50hz-60hz)

 

    (二)諧波產生的原因：

 

    工礦企業供配電系統中的高次諧波除來自外部電網(稱為背景諧波，以電壓的形式存在)，諧波產生的主要原因是由于非線性負載所致，如市政給排水工程中拖動風機、水泵以及攪拌器的交流變頻裝置和直流傳動裝置，這些裝置都是利用電力半導體技術將工頻正弦波通過整流、斬波和逆變等措施，變成直流或頻率可調的交流電。當電流經負載時與所加的電壓不呈線性關系就形成非正弦電流，既有諧波電流產生。

 

    (三)諧波源：

 

    向公用電網注入諧波電流或在公用電網上產生諧波電壓的電氣設備稱為諧波源。具有非線性特性的電氣設備是主要的諧波源，例如：

 

    1.電弧煉鋼爐2. 整流器及整流設備

 

    3.焊機設備4. 電子控制照明裝置(如調光電子熒光鎮流器)

 

    5.UPS電源系統6.風機或水泵的變頻調速裝置

 

    7.高層電梯8.TV影視設備、TV影視監視設備

 

    9.磁飽和穩壓裝置10.計算機、打印機、復印機、變頻冰箱等。我們企業越來越多的使用產生諧波的電氣設備，如：交流變頻裝置、軋鋼機直流傳動設備，晶閘管串接調速的風機水泵等，這些設備受用的電流是非正弦形的，其諧波分量使系統正弦電壓產生畸變。諧波電流的量取決于諧波源設備本身的特性及工作狀態況，而與電網參數無關，所以可視為恒流源。各種晶閘管電路產生的諧波次數和其電路形式有關，稱為該電路的特性諧波。對稱三相變流電路的網側特征諧波次數為：PN±1(正整數)。式中P為一個電網周期內脈沖觸發次數，除特征諧波外，在三相電壓不平衡，觸發脈沖不對稱或非穩定工作狀態下，上述電路還會產生非特征諧波。進行諧波分析和計算有意義的是特征諧波，當電網接有多個諧波源時，由于各諧波源的同次諧波電流分量的相位不同，其和將小于各分量的算術和。變壓器激磁電流中含有3、5、7、9等各次諧波分量，由于變壓器的原副邊繞組中總有一組為角形接法，為3次諧波提供了通路，所以3次諧波電流一般情況下不會流入電網。

 

    (四)諧波的含量及危害：

 

    由于諧波的產生將改變電源原由50Hz-60Hz的電壓性質，從而產生附加的諧波損耗，使變配電和用電設備效率降低，加速電纜絕緣老化而使其容易被擊穿，影響自動化裝置動作的準確性，對通訊線路和控制信號造成電磁及射頻干擾等。

 

    按有關規定，諧波的含量大于15%為嚴重污染電力網，在這種情況下一般電器都無法正常工作，這就必須采取諧波治理措施;電力網諧波含量在8%-10%為中度污染，這時一般用電設備還可以工作，但對于特殊用電設備就不能正常工作了，如無功補償裝置就是此種情況，我們向電力網投切的一般電力電容器沒有抗諧波功能，如果此時電力網諧波含量在8%-10%以上投入電力電容，那么電力電容將在諧波的作用下發生諧振，并在電容內部產生數倍于額定電流的諧振電流，于是就會發生無功補償裝置在運行很短的時間內電力電容器就被擊穿而失去電容容量，諧波的干擾也將使無功補償裝置中的小型斷路器(熔斷器)、接觸器(復合開關)、熱繼電器等電器保護元件過熱、失靈、熔焊、誤動作、接地保護裝置功能失常，由于諧波源的存在而且需要無功補償時，普通補償裝置將難以正常工作，這時就必須采取先治理后補償的新方案。

 

    二、 諧波治理：

 

    為了能把諧波對電力系統的干擾限制在系統可以接受的范圍內，我國頒布了電力系統諧波管理暫時規定(SD123-84、GB/T14549-93)和IEC標準，明確了各種諧波源產生諧波的極限值。

 

    電力系統治理諧波的主要措施有：

 

    (一)裝設由電感、電容及電阻組成的單調諧濾波器和高通濾波器。單調諧濾波器是針對某個特定次數的諧波而設計的濾波器，高通濾波器是為了吸收若干較高次諧波的濾波器。

 

    (二)增加整流相數。高次諧波電流與整流相數密切相關，相數增多，高次諧波的低次數變高，諧波電流幅值變小。一般可控硅整流裝置多為6相，為了降低高次諧波電流，可以改為12相、24相或48相。當采用12相整流時，高次諧波電流只約占全電流的10%左右，危害性大大降低了。

 

    (三)在補償電容器回路中串聯一組電抗器，如果對應某次諧波有Xln-Xcn=0即產生諧波，其諧波電流、電壓都趨于無窮大。為了擺脫這一諧振點，通常在電容器(選電壓等級有要求)支路串接電抗器，其感抗值的選擇應使在可能產生的任何諧波下，均使電容器回路的總電抗為感抗而不是容抗，從根本上消除了產生諧波的可能性。

 

    (四)當兩臺以上整流變壓器由同一段母線供電時，可將整流變壓器一次側繞組分別交替接成△形和Y形，這就可使5次、7次諧波相互抵消，而只需要考慮11次、13次諧波的影響，由于頻率高，波幅值小，所以危害性將大大減小。

 

    淺談無功補償的作用

 

    1、解決利率電費：較少或小粗利率電費，為用戶降低生產成本;

 

    2、降低線路損失：減少由于線路過長導致的有功消耗，節約電能;

 

    3、降低主變損失：減少由于主變電流導致的有功損耗，介于電能;

 

    4、釋放主變容量：減少被無功功率所占用的主變容量，提高變壓器供電能力;

 

    5、提高末端電壓：因線路無功消耗大導致的末端電壓降低，不利動力設備的運行;

 

    6、電網濾波：提高電網質量，削弱諧波影響; 7、設備更新：提高設備運行穩定性、先進性;

 

    8、設備新裝：建廠初期的電氣規劃、設計更合理。

 

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