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电力系统谐波危害及治理办法

2019.08.22

目前电力系统谐波危害已经引起了各个部门的关注,为了整个供电系统的供电质量,必须对谐波进行有效的检测和治理。

 

电力谐波的主要危害有

 

  1、引起串联谐振及并联谐振,放大谐波,造成危险的过电压或过电流;2、产生谐波损耗,使发、变电和用电设备效率降低;

 

  3、加速电气设备绝缘老化,使其容易击穿,从而缩短它们的使用寿命;

 

  4、使设备(如电机、继电保护、自动装置、测量仪表、电力电子器件、计算机系统、精密仪器等)运转不正常或不能正确操作;

 

  5、干扰通讯系统,降低信号的传输质量,破坏信号的正确传递,甚至损坏通信设备。

 

电力系统谐波治理

 

(1)增加整流变压器二次侧整流的相数

 

   对于带有整流元件的设备,尽量增加整流的相数或脉动数,可以较好地消除低次特征谐波,该措施可减少谐波源产生的谐波含量,一般在工程设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主要谐波源之一,其在交流侧所产生的高次谐波为tK 1次谐波,即整流装置从6脉动谐波次数为n=6K 1,如果增加到12脉动时,其谐波次数为n=12K 1(其中K为正整数),这样就可以消除57等次谐波,因此增加整流的相数或脉动数,可有效地抑制低次谐波。不过,这种方法虽然在理论上可以实现,但是在实际应用中的投资过大,在技术上对消除谐波并不十分有效,该方法多用于大容量的整流装置负载。

 

 

(2)整流变压器采用Y/ /Y接线

 

该方法可抑制3的倍数次的高次谐波,以整流变压器采用 /Y接线形式为例说明其原理,当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时,其中3的倍数次高次谐波电流无路可通,所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致),而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势,从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致,只能在 形绕组内产生环流,将能量消耗在绕组的电阻中,故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势。从以上分析可以看出,三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时,谐波源产生的3n(n是正整数)次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流,不致使谐波注入公共电网。这种接线形式的优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波,是抑制高次谐波的最基本方法,该方法也多用于大容量的整流装置负载。

 

 

(3)尽量选用高功率因数的整流器

 

采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法,用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造,使其尽量不产生谐波,其电流和电压同相位的组合装置,这种整流器可以被称为单位功率因数变流器(UPFC)。该方法只能在设备设计过程中加以注意,从而得到实践中的谐波抑制效果。

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(4)整流电路的多重化

 

整流电路的多重化,即将多个方波叠加,以消除次数较低的谐波,从而得到接近正弦波的阶梯波。重数越多,波形越接近正弦波,但其电路也越复杂,因此该方法一般只用于大容量场合。另外,该方法不仅可以减少交流输入电流的谐波,同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值,并提高纹波频率。如果把上述方法与PWM技术配合使用,则会产生很好的谐波抑制效果。该方法用于桥式整流电路中,以减少输入电流的谐波。

 

 

当然,除了基于改造谐波源本身的谐波抑制方法,还有基于谐波补偿装置功能的谐波抑制方法,它包括加装无源滤波器、加装有源滤波器、装设静止无功补偿装置(SVC)等等,在此就不再详细论述。


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