電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因及其影響

諧波產(chǎn)生的原因:高次諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力系統(tǒng)中某些設(shè)備和負(fù)荷的非線性特性,即所加的電壓與產(chǎn)生的電流不成線性(正比)關(guān)系而造成的波形畸變。當(dāng)電力系統(tǒng)向非線性設(shè)備及負(fù)荷供電時(shí),這些設(shè)備或負(fù)荷在傳遞(如變壓器)、變換(如交直流換流器)、吸收(如電弧爐)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)所供給的基波能量的同時(shí),又把部分基波能量轉(zhuǎn)換為諧波能量,向系統(tǒng)倒送大量的高次諧波,使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變,電能質(zhì)量降低。

當(dāng)前,電力系統(tǒng)的諧波源主要有三大類。

1)、鐵磁飽和型:各種鐵芯設(shè)備,如變壓器、電抗器等,其鐵磁飽和特性呈現(xiàn)非線性。

2)、電子開關(guān)型:主要為各種交直流換流裝置(整流器、逆變器)以及雙向晶閘管可控開關(guān)設(shè)備等,在化工、冶金、礦山、電氣鐵道等大量工礦企業(yè)以及家用電器中廣泛使用,并正在蓬勃發(fā)展;在系統(tǒng)內(nèi)部,如直流輸電中的整流閥和逆變閥等。

3)、電弧型:各種冶煉電弧爐在熔化期間以及交流電弧焊機(jī)在焊接期間,其電弧的點(diǎn)燃和劇烈變動(dòng)形成的高度非線性,使電流不規(guī)則的波動(dòng)。其非線性呈現(xiàn)電弧電壓與電弧電流之間不規(guī)則的、隨機(jī)變化的伏安特性。對于電力系統(tǒng)三相供電來說,有三相平衡和三相不平衡的非線性特性。后者,如電氣鐵道、電弧爐以及由低壓供電的單相家用電器等,而電氣鐵道是當(dāng)前中壓供電系統(tǒng)中典型的三相不平衡諧波源。

諧波對電網(wǎng)的影響:

1、諧波對旋轉(zhuǎn)設(shè)備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發(fā)熱增加,此外諧波還會引起旋轉(zhuǎn)設(shè)備和變壓器振動(dòng)并發(fā)出噪聲,長時(shí)間的振動(dòng)會造成金屬疲勞和機(jī)械損壞。

2、諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。

3、諧波可引起系統(tǒng)的電感、電容發(fā)生諧振,使諧波放大。當(dāng)諧波引起系統(tǒng)諧振時(shí),諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng),損壞系統(tǒng)設(shè)備(如電力電容器、電纜、電動(dòng)機(jī)等),引發(fā)系統(tǒng)事故,威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

4、諧波可干擾通信設(shè)備,增加電力系統(tǒng)的功率損耗(如線損),使無功補(bǔ)償設(shè)備不能正常運(yùn)行等,給系統(tǒng)和用戶帶來危害。限制電網(wǎng)諧波的主要措施有:增加換流裝置的脈動(dòng)數(shù);加裝交流濾波器、有源電力濾波器;加強(qiáng)諧波管理。