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三相電源諧波的產(chǎn)生及危害

返回列表來源:領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間:2016-04-12加入收藏關(guān)注:-


專家講堂3


         1、高次諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變,另外相同頻率的諧波電壓和諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率和無功功率,從而降低電網(wǎng)電壓,增加線路損耗,浪費電網(wǎng)容量。
         2、影響供電系統(tǒng)的無功補償設(shè)備,諧波注入電網(wǎng)時容易造成變電站高壓電容過電流和過負(fù)荷,在諧波場合下,電容柜無法正常投切,更嚴(yán)重的請況下,電容柜會將電網(wǎng)諧波進(jìn)一步放大。
         3、影響設(shè)備的穩(wěn)定性,尤其是對繼電保護(hù)裝置,危害特大。
         4、諧波的存在會造成異步電動機(jī)效率下降,噪聲增大;使低壓開關(guān)設(shè)備產(chǎn)生誤動作;對工業(yè)企業(yè)自動化的正常通訊造成干擾,影響電力電子計量設(shè)備的準(zhǔn)確性。
         5、諧波的存在會使電力變壓器的銅損和鐵損增加,直接影響變壓器的使用容量和使用效率;還會造成變壓器噪聲增加,縮短變壓器的使用壽命。


諧波對公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的危害大致有以下幾個方面:
1、加大企業(yè)的電力運行成本
         由于諧波不經(jīng)治理是無法自然消除的,因此大量諧波電壓電流在電網(wǎng)中游蕩并積累疊加導(dǎo)致線路損耗增加、電力設(shè)備過熱,從而加大了電力運行成本,增加了電費的支出。
2、降低了供電的可靠性
         諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖,不僅導(dǎo)致變壓器、電容器等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加,而且使絕緣材料承受的電應(yīng)力增大。諧波電流能使變壓器的銅耗增加,所以變壓器在嚴(yán)重的諧波負(fù)荷下將產(chǎn)生局部過熱,噪聲增大,從而加速絕緣老化,大大縮短了變壓器、電動機(jī)的使用壽命,降低供電可靠性,極有可能在生產(chǎn)過程中造成斷電的嚴(yán)重后果。
3、引發(fā)供電事故的發(fā)生
         電網(wǎng)中含有大量的諧波源(變頻或整流設(shè)備)以及電力電容器、變壓器、電纜、電動機(jī)等負(fù)荷,這些電氣設(shè)備處于經(jīng)常的變動之中,極易構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)的諧振條件。當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)配合不利時,在一定的頻率下,形成諧波振蕩,產(chǎn)生過電壓或過電流,危及電力系統(tǒng)的安全運行,如不加以治理極易引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。
4、導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作
         對旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)、電動機(jī),由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉(zhuǎn)子回路及鐵芯中產(chǎn)生附加損耗,從而降低發(fā)輸電及用電設(shè)備的效率,更為嚴(yán)重的是諧波振蕩容易使汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生震蕩力矩,可能引起機(jī)械共振,造成汽輪機(jī)葉片扭曲及產(chǎn)生疲勞循環(huán),導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。
5、引發(fā)惡性事故
         繼電保護(hù)自動裝置對于保證電網(wǎng)的安全運行具有十分重要的作用。但是,由于諧波的大量存在,易使電網(wǎng)的各類保護(hù)及自動裝置產(chǎn)生誤動或拒動,特別在廣泛應(yīng)用的微機(jī)保護(hù)、綜合自動化裝置中表現(xiàn)突出,引起區(qū)域(廠內(nèi))電網(wǎng)瓦解,造成大面積停電等惡性事故。
6、導(dǎo)致線路短路
         電網(wǎng)諧波將使測量儀表、計量裝置產(chǎn)生誤差,達(dá)不到正確指示及計量(計量儀表的誤差主要反映在電能表上)斷路器開斷諧波含量較高的電流時,斷路器的遮斷能力將大大降低,造成電弧重燃,發(fā)生短路,甚至斷路器爆炸。
7、降低產(chǎn)品質(zhì)量
         由于諧振波的長期存在,電機(jī)等設(shè)備運行增大了振動,使生產(chǎn)誤差加大,降低產(chǎn)品的加工精度,降低產(chǎn)品質(zhì)量。
8、影響通訊系統(tǒng)的正常工作
         當(dāng)輸電線路與通訊線路平行或相距較近時,由于兩者之間存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng),形成電場耦合和磁場耦合,諧波分量將在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾,從而降低信號的傳輸質(zhì)量,破壞信號的正常傳輸,不僅影響通話的清晰度,嚴(yán)重時將威脅通訊設(shè)備及人身安全。諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,輕者產(chǎn)生噪聲,降低通信質(zhì)量;重者導(dǎo)致住處丟失,使通信系統(tǒng)無法正常工作。


         電網(wǎng)諧波造成電網(wǎng)污染,正弦電壓波形畸變,使電力系統(tǒng)的發(fā)供用電設(shè)備出現(xiàn)許多異?,F(xiàn)象和故障,情況日趨嚴(yán)重。本文全面論述了電力系統(tǒng)中諧波的危害及產(chǎn)生情況,希望能引起我們的高度重視。


諧波的危害電力系統(tǒng)中諧波的危害是多方面的,概括起來有以下幾個方面:
1.對供配電線路的危害
(1)影響線路的穩(wěn)定運行
        供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器一般采用電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器或晶體管繼電器予以檢測保護(hù),使得在故障情況下保證線路與設(shè)備的安全。但由于電磁式繼電器與感應(yīng)式繼電器對10%以下含量高達(dá)40%時又導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動作,因而在諧波影響下不能全面有效地起到保護(hù)作用。晶體管繼電器雖然具有許多優(yōu)點,但由于采用了整流取樣電路,容易受諧波影響,產(chǎn)生誤動或拒動。這樣,諧波將嚴(yán)重威脅供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運行。
(2)影響電網(wǎng)的質(zhì)量
         電力系統(tǒng)中的諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變。如民用配電系統(tǒng)中的中性線,
由于熒光燈、調(diào)光燈、計算機(jī)等負(fù)載,會產(chǎn)生大量的奇次諧波,其中3次諧波的含量較多,可達(dá)40%;三相配電線路中,相線上的3的整數(shù)倍諧波在中性線上會疊加,使中性線的電流值可能超過相線上的電流。另外,相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率與無功功率,從而降低電網(wǎng)電壓,浪費電網(wǎng)的容量。
 2.對電力設(shè)備的危害
(1)對電力電容器的危害
        當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時,投入電容器后其端電壓增大,通過電容器的電流增加得更大,使電容器損耗功率增加。對于膜紙復(fù)合介質(zhì)電容器,雖然允許有諧波時的損耗功率為無諧波時損耗功率的1.38倍;對于全膜電容器允許有諧波時的損耗功率為無諧波時的1.43倍,但如果諧波含量較高,超出電容器允許條件,就會使電容器過電流和過負(fù)荷,損耗功率超過上述值,使電容器異常發(fā)熱,在電場和溫度的作用下絕緣介質(zhì)會加速老化。尤其是電容器投入在電壓已經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時,還可能使電網(wǎng)的諧波加劇,即產(chǎn)生諧波擴(kuò)大現(xiàn)象。另外,諧波的存在往往使電壓呈現(xiàn)尖頂波形,尖頂電壓波易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電,且由于電壓變化率大,局部放電強(qiáng)度大,對絕緣介質(zhì)更能起到加速老化的作用,從而縮短電容器的使用壽命。一般來說,電壓每升高10%,電容器的壽命就要縮短1/2左右。再者,在諧波嚴(yán)重的情況下,還會使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。
(2)對電力變壓器的危害
     諧波使變壓器的銅耗增大,其中包括電阻損耗、導(dǎo)體中的渦流損耗與導(dǎo)體外部因漏磁通引起的雜散損耗都要增加。諧波還使變壓器的鐵耗增大,這主要表現(xiàn)在鐵心中的磁滯損耗增加,諧波使電壓的波形變得越差,則磁滯損耗越大。同時由于以上兩方面的損耗增加,因此要減少變壓器的實際使用容量,或者說在選擇變壓器額定容量時需要考慮留出電網(wǎng)中的諧波含量。除此之外,諧波還導(dǎo)致變壓器噪聲增大,變壓器的振動噪聲主要是由于鐵心的磁致伸縮引起的,隨著諧波次數(shù)的增加,振動頻率在1KHZ左右的成分使混雜噪聲增加,有時還發(fā)出金屬聲。
 (3)對電力電纜的危害
         由于諧波次數(shù)高頻率上升,再加之電纜導(dǎo)體截面積越大趨膚效應(yīng)越明顯,從而導(dǎo)致導(dǎo)體的交流電阻增大,使得電纜的允許通過電流減小。另外,電纜的電阻、系統(tǒng)母線側(cè)及線路感抗與系統(tǒng)串聯(lián),提高功率因數(shù)用的電容器及線路的容抗與系統(tǒng)并聯(lián),在一定數(shù)值的電感與電容下可能發(fā)生諧振。
 (4)對用電設(shè)備的危害
         諧波對異步電動機(jī)的影響,主要是增加電動機(jī)的附加損耗,降低效率,嚴(yán)重時使電動機(jī)過熱。尤其是負(fù)序諧波在電動機(jī)中產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場,形成與電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,起制動作用,從而減少電動機(jī)的出力。另外電動機(jī)中的諧波電流,當(dāng)頻率接近某零件的固有頻率時還會使電動機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動,發(fā)出很大的噪聲。
 (5)對低壓開關(guān)設(shè)備的危害
         對于配電用斷路器來說,全電磁型的斷路器易受諧波電流的影響使鐵耗增大而發(fā)熱,同時由于對電磁鐵的影響與渦流影響使脫扣困難,且諧波次數(shù)越高影響越大;熱磁型的斷路器,由于導(dǎo)體的集膚次應(yīng)與鐵耗增加而引起發(fā)熱,使得額定電流降低與脫扣電流降低;電子型的斷路器,諧波也要使其額定電流降低,尤其是檢測峰值的電子斷路器,額定電流降低得更多。由此可知,上述三種配電斷路器都可能因諧波產(chǎn)生誤動作。對于漏電斷路器來說,由于諧波匯漏電流的作用,可能使斷路器異常發(fā)熱,出現(xiàn)誤動作或不動作。對于電磁接角器來說,諧波電流使磁體部件溫升增大,影響接點,線圈溫度升高使額定電流降低。對于熱繼電器來說,因受諧波電流的影響也要使額定電流降低。在工作中它們都有可能造成誤動作。對弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾對于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信、有線電視、報警與樓宇自動化等弱電設(shè)備,電力系統(tǒng)中的諧波通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)與傳導(dǎo)方式耦合到這些系統(tǒng)中,產(chǎn)生干擾。其中電感應(yīng)與靜電感應(yīng)的耦合強(qiáng)度與干擾頻率成正比,傳導(dǎo)則通過公共接地耦合,有大量不平衡電流流入接地極,從而干擾弱電系統(tǒng)。影響電力測量的準(zhǔn)確性目前采用的電力測量儀表中有磁電型和感應(yīng)型,它們受諧波的影響較大。特別是電能表(多采用感應(yīng)型),當(dāng)諧波較大時將產(chǎn)生計量混亂,測量不準(zhǔn)確。


13年來北京領(lǐng)步始終專注于“諧波干擾危害治理”“高低壓特殊無功補償”兩方面進(jìn)行辛勤耕耘與技術(shù)積累,專注成就品質(zhì)、質(zhì)量鑄就品牌,為各類諧波治理用戶提供“24小時技術(shù)咨詢”“免費檢測分析”“方案設(shè)計與性價比評估”,了解更多<諧波的危害治理>方案,歡迎點擊我們的在線客服進(jìn)行咨詢,或者直接撥打全國統(tǒng)一服務(wù)熱線400-056-5258,我們期待您的來電!

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