电网谐波的危害及抑制技术介绍

时间:2017-04-01 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:随着电网容量迅速增长,电网运行电压也不断提高,国外输电设备电压已达1000kV我国从20世纪80年代开始进入大电网时期,输变设备电压已达500kV。最近开始西北地区黄河上游水电深

形波,不是正弦波,利用傅氏级数展开式展开周期的矩形波形,可以看到除了工频正弦波(50Hz基波)外,还叠加了一系列高次波形——谐波。
应该说电动机采用变频器进行调速,可以高水平完成调速外,也可以节省大量电能(近30%),但如前面分析,变频调速过程中要产生高次谐波,即形成高次谐波污染,造成厂区的电视、音响系统不能正常工作,还要干扰二次仪表——压力、流量、可编程控制器及智能控制器正常工作,谐波还要使变压器、电动机、电容器及电抗器产生过热。

这些高次谐波是通过三个途径窜入产生干扰的。
其一是通过电容耦合;其二是通过高次谐波电流产生的电磁感应;其三是直接由接地回路或电源线窜入的。

(6)电弧炉运行引起电压波动:随着冶炼工业的发展,当然会更多地使用电弧炉,这是一个重要负荷。
运行时,电极和金属碎粒之间会发生频繁断路,而在熔化期间,电源两相短路,一旦熔化金属从电极上落下,电弧熄灭,电源又开路,因此,可以说冶炼过程是频繁的短路-开路-短路的过程,会引起用户端电压波动及白炽灯闪烁,一般电压波动频率是0.1Hz~几十Hz,这种谐波是以3次谐波为主。

2谐波的危害 
2.1 污染公用电网 
如果公用电网的谐波特别严重,则不但使接入该电网的设备(电视机、计算机等)无法正常工作,甚至会造成故障,而且还会造成向公用电网的中性线注入更多电流,造成超载、发热,影响电力正常输送。

2.2 影响变压器工作 
谐波电流,特别是3次(及其倍数)谐波侵入三角形连接的变压器,会在其绕组中形成环流,使绕组发热。
对Y形连接中性线接地系统中,侵入变压器的中性线的3次谐波电流会使中性线发热。

2.3 影响继电保护的可靠性 
如果继电保护装置是按基波负序量整定其整定值大小,此时,若谐波干扰叠加到极低的整定值上,则可能会引起负序保护装置的误动作,影响电力系统安全。

2.4 加速金属化膜电容器老化 
在电网中金属化膜电容器被大量用于无功补偿或滤波器,而在谐波的长期作用下,金属化膜电容器会加速老化(见表1)。

2.5 增加输电线路功耗 
如果电网中含有高次谐波电流,那么,高次谐波电流会使输电线路功耗增加。

如果输电线是电缆线路,与架空线路相比,电缆线路对地电容要大10~20倍,而感抗仅为其1/3~1/2,所以很容易形成谐波谐振,造成绝缘击穿。


2.6 增加旋转电机的损耗 
国际上一般认为电动机在正常持续运行条件下,电网中负序电压不超过额定电压的2%,如果电网中谐波电压折算成等值基波负序电压大于这个数值,则附加功耗明显增加。

2.7 影响或干扰测量控制仪器、通讯系统工作 
例如,直流输电中,直流换流站换相时会产生3~10kHz高频噪声,会干扰电力载波通信的正常工作。

3谐波抑制技术 
3.1 整机电源需留有较大贮备量 
为了使测量、控制装置能满足负载较大变化范围,因此在设计整机电源时,可给予较大贮备量,一般选取0.5~1倍余量; 
3.2 对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电 
因为测量、控制装置的许多干扰是由电源线窜入的,因此在规划供电线路时,对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电,见图6; 
3.3 将测量、控制装置的供电与动力装置的供电分开 
将测量、控制装置的供电与动力装置的供电分开,见图7。
因为动力装置的负荷变动大,测量、控制、微机及电视机的负荷小,动力装置产生的干扰大,供电电源分开后,测量、控制、微机及电视机的电源与动力装置的电源相互隔离,可以大大减少通过电源线的干扰。

3.4 其余抑制高次谐波的技术 
3.4.1 开关电源干扰的抑制技术 
一般采用的办法是:电源滤波、屏蔽及减少开关电源本身干扰能量。

采用电源滤波器。
如图8,其中C1、C2具有抑制串模干扰,L1、L2可以抑制共模干扰,而C4、C3可以抑制串共模干扰。
电源滤波器可以阻止电网中的干扰进入开关电源,也可以阻止开

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