高次諧波及其治理

1、高次諧波及其治理 1、概述 目前，許多變電所的負(fù)荷中含有大量非線性負(fù)荷，如整流裝置、交-交變頻裝置、煉鋼電弧爐、中頻爐、電力機(jī)車(chē)、交流電焊機(jī)、高頻電焊機(jī)、中頻淬火爐、高頻淬火爐、計(jì)算機(jī)的開(kāi)關(guān)電源、帶電子鎮(zhèn)流器的熒光燈等。供電給這些非線性負(fù)荷的系統(tǒng)電壓即使為理想正弦波，它們工作時(shí)的電流也是非正弦電流。這些非正弦電流波形按傅氏級(jí)數(shù)可以分解為基波及1系列不同頻率和振幅的諧波。諧波頻率為基波頻率的整數(shù)倍時(shí)，稱(chēng)為高次諧波；其頻率為基波頻率的非整數(shù)倍時(shí)，稱(chēng)為分?jǐn)?shù)諧波或旁頻波；其頻率低于基波頻率時(shí)，稱(chēng)為次諧波。諧波電流流經(jīng)系統(tǒng)中包括發(fā)電機(jī)、輸電線、變壓器等各種阻抗元件時(shí)，必然產(chǎn)生非正弦的電壓降，使交流系統(tǒng)內(nèi)

2、各點(diǎn)的電壓波形也發(fā)生不同程度的畸變。電壓畸變的程度取決于非線性負(fù)荷容量與電網(wǎng)容量的相對(duì)比值以及供電系統(tǒng)對(duì)諧波頻率的阻抗，畸變的電壓反過(guò)來(lái)對(duì)整流裝置從系統(tǒng)中取用的電流波形又有影響。因而諧波電流和諧波電壓是相伴而生、相互影響的。2、諧波危害 2.1通訊干擾 非線性負(fù)荷供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波對(duì)與其鄰近的通訊線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)，在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生不良影響。 2.2同步發(fā)電機(jī)的影響 電力系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī)，特別是以非線性負(fù)荷為主或以發(fā)電電壓直接供給非線性負(fù)荷的同步發(fā)電機(jī)，高次諧波對(duì)其有較大不良影響。諧波電流引起定子特別是轉(zhuǎn)子部分的附加損耗和附加溫升，降低了發(fā)電機(jī)的額定出力。 2.3對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響

3、諧波引起電機(jī)角速度脈動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生機(jī)械共振。對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩都有影響。 2.4對(duì)電力電容器的影響 由于電容器的容抗和頻率成反比，電力電容器對(duì)諧波電壓最為敏感。諧波電壓加速電容器介質(zhì)老化，介質(zhì)損失系數(shù)tg增大，容易發(fā)生故障和縮短壽命，諧波電流常易使電容器過(guò)負(fù)荷而出現(xiàn)不允許的溫升。電容器與電力系統(tǒng)還可能發(fā)生危險(xiǎn)的諧振。此時(shí)，電容器成倍地過(guò)負(fù)荷，響聲異常，熔斷器熔斷，使電容器無(wú)法運(yùn)行。伴隨著諧振，在諧振環(huán)節(jié)常出現(xiàn)過(guò)電壓，造成電氣元件及設(shè)備故障或損壞，嚴(yán)重時(shí)影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 2.5對(duì)電纜線路絕緣的影響 對(duì)電纜線路，非正弦電壓使絕緣老化加速，漏泄電流增大；當(dāng)出現(xiàn)并聯(lián)諧振過(guò)電壓時(shí)，可能引

4、起放炮并擊穿電纜。 2.6對(duì)變壓器的影響 諧波電壓使變壓器激磁電流增大，效率變低，并惡化其功率因數(shù)。諧波放大會(huì)造成主變聲音異常。 2.7對(duì)測(cè)量?jī)x的影響 高次諧波會(huì)引起電度表誤差，諧波頻率愈高，誤差愈大，且均為負(fù)誤差。 2.8對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置等的影響 當(dāng)諧波電壓水平較高時(shí)，對(duì)供電系統(tǒng)的電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)的誤差有所增加。負(fù)序系統(tǒng)的高次諧波電流對(duì)具有負(fù)序電流諧波濾波裝置的繼電保護(hù)裝置有不良影響。諧波電流惡化甚至破壞利用電力線路作為聯(lián)系通道的遠(yuǎn)動(dòng)裝置的工作。 2.9對(duì)整流裝置的影響 高次諧波對(duì)脈沖相位控制的可控硅（晶閘管）整流裝置有較大影響，可能造成脈沖丟失而燒壞可控硅管。 由于諧波的這些危害，所以在設(shè)計(jì)

5、和建設(shè)非線性負(fù)荷的配電時(shí)，必須滿(mǎn)足國(guó)家制訂的諧波標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波gb/t14549-93要求，采取抑制和消除諧波的措施。 抑制和消除諧波，主要?dú)w結(jié)為抑制和消除諧波電流，使電壓畸變率和系統(tǒng)注入公共連接點(diǎn)的 諧波電流符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 3、公用電網(wǎng)諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gbt/14549-93中諧波電壓限值和諧波電流允許值如下： 3.1公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值見(jiàn)表1： 表1 電網(wǎng)標(biāo)稱(chēng)電壓(kv)電壓總畸變率()各次諧波電壓含有率()奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.83.2諧波電流允許值 3.2.1公共連接點(diǎn)的全部用

6、戶(hù)向該點(diǎn)注入的諧波電流分量（方均根值）不應(yīng)超過(guò)表2中規(guī)定的允許值。當(dāng)公共連接點(diǎn)的最小短路容量不同于基準(zhǔn)短路容量時(shí)，表2中的諧波電流允許值的換算為： ih=（sk1/sk2）ihp 式中：sk1公共連接點(diǎn)的最小短路容量，mva； sk2基準(zhǔn)短路容量，mva； ihp表2中的第h次諧波電流允許值，a； ih短路容量為sk1時(shí)的第h次諧波電流允許值。 表2注入公共連接的諧波電流允許值 標(biāo)準(zhǔn) 電壓 kv基準(zhǔn)短 路容量 mva諧波次數(shù)及諧波電流允許值，a23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.5156.46.85.19.34.37.93525015127.7125.18.83.84.13.15.62.