浅谈电力系统谐波危害及抑制.docx

浅谈电力系统谐波危害及抑制摘要：谐波是目前电力系统中存在的最普遍现象是影响电能质量的主要指标。随着电力电子技术的发展大量的非线性负载和各种整流设备被广泛的应用于各行各业使电网谐波含量大大增加电能质量下降。谐波给供电企业的安全运行和经济效益带来了巨大影响。关键词：谐波；危害；抑制；治理中图分类号：F416.61文献标识码：A1谐波产生源电力系统的谐波由谐波源传入电网中。现代化电力系统中非线性设备作为谐波源包括传统非线性设备和现代电力电子设备两大类。传统非线性设备:包括变压器旋转电机以及荧光灯等；现代电力电子非线性设备:有在工业界和现代办公设备中广泛使用的电子控制装置和开关、电源、晶闸管控制设备等。2电力谐波的危害性分析2．1对电力系统的危害2.1.1影响电力线路的稳定运行供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器与感应式继电器在谐波含量10％以上时对动作值会产生影响高达40%时会导致继电保护误动作因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器虽然具有许多优点但由于采用了整流取样电路容易受谐波影响产生误动或拒动。这样谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。2.1.2影响电网的电能质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中的中性线由于荧光灯、调光灯、计算机等负载会产生大量的奇次谐波其中3次谐波的含量较多可达40％；三相配电线路中相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加使中性线的电流值可能超过相线上的电流。2．2对电力设备的危害对电力电容器的危害：当电网存在谐波含有电力谐波的电压加在电容器两端时由于电容器对电力谐波阻抗很小谐波电流叠加在电容器的基波上不仅使电容器运行电压的有效值增大而且可能使峰值电压增大很多使电容器在运行中发生局部放电时电弧不能熄灭对绝缘介质更能起到加速老化的作用从而缩短电容器的使用寿命在谐波严重的情况下还会引起电容器过负荷击穿甚至爆炸。对电力变压器的危害：谐波使变压器的铜耗增大包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大。对电力电缆的危害：由于谐波次数高频率上升再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显从而导致导体的交流电阻增大使得电缆的允许通过电流减小。另外电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联在一定数值的电感与电容下可能发生谐振。2．3对用电设备的危害对电动机的危害：由于集肤、磁滞、涡流等随着谐波频率的升高使旋转电机的铁心和绕组中的附加损耗增加降低效率产生附加温升限制电机的运行条件。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场形成与电动机旋转方向相反的转矩起制动作用减少电动机的出力。谐波过电压威胁绝缘有可能引起较大的谐波轴电压从而击穿轴承油膜这将缩短电动机的寿命甚至损坏电机。谐波严重时会使电机产生机械谐振发出巨大的噪声。对低压开关设备的危害：对于配电用断路器来说全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难且谐波次数越高影响越大；热磁型的断路器由于导体的集肤效应与铁耗增加而引起发热使得额定电流降低与脱扣电流降低；电子型的断路器谐波也要使其额定电流降低尤其是检测峰值的电子断路器额定电流降低得更多。由此可知上述三种配电断路器都可能因谐波产生误动作。3减少谐波影响的抑制、治理措施3．1降低谐波源的谐波含量这种方法比较积极能够提高电网质量可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。具体方法有：增加整流器的脉动数：整流器是电网中的主要谐波源其特征频谱为：n＝Kp±1则可知脉冲数p增加n也相应增大而In≈l1/n故谐波电流将减少。因此增加整流脉动数可平滑波形减少谐波。电力电子装置常将6脉波的变流器设计成12脉波或24脉波变流器以减少交流侧的谐波电流含量。理论上脉波越多对谐波的抑制效果越好但是脉波数越多整流变压器的结构越复杂体积越大变流器的控制和保护变得困难成本增加。脉宽调制法：脉宽调制技术的基本思想是控制PWM输出波形的各个转换时刻保证1/4波形的对称性。根据输出波形的傅立叶级数展开式使需要消除的谐波幅值为零、基波幅值为给定量达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的目前采用的PWM技术有最优脉宽调制、改进正弦脉宽调制、Δ调制、跟踪型PWM调制和自适应PWM控制等。三相整流变压器