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電能質(zhì)量
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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分享加入收藏關(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荷，在諧波場合下，電容柜無法正常投切，更嚴重的請況下，電容柜會將電網(wǎng)諧波進一步放大。
3、影響設(shè)備的穩(wěn)定性，尤其是對繼電保護裝置，危害特大。
4、諧波的存在會造成異步電動機效率下降，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，所以變壓器在嚴重的諧波負荷下將產(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、電動機等負荷，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、電動機，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，更為嚴重的是諧波振蕩容易使汽輪發(fā)電機產(chǎn)生震蕩力矩，可能引起機械共振，造成汽輪機葉片扭曲及產(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)的各類保護及自動裝置產(chǎn)生誤動或拒動，特別在廣泛應(yīng)用的微機保護、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，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40%時又導(dǎo)致繼電保護誤動作，因而在諧波影響下不能全面有效地起到保護作用。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、計算機等負載，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
諧波對異步電動機的影響，主要是增加電動機的附加損耗，降低效率，嚴重時使電動機過熱。尤其是負序諧波在電動機中產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場，形成與電動機旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，起制動作用，從而減少電動機的出力。另外電動機中的諧波電流，當(dāng)頻率接近某零件的固有頻率時還會使電動機產(chǎn)生機械振動，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！