什麼是諧波

2022-11-25 17:57:03 字數 3643 閱讀 9517

2. 對電力裝置的危害

對電力電容器的危害

當電網存在諧波時,投入電容器後其端電壓增大,通過電容器的電流增加得更大,使電容器損耗功率增加。對於膜紙復合介質電容器,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;對於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,使電容器異常發熱,在電場和溫度的作用下絕緣介質會加速老化。尤其是電容器投入在電壓已經畸變的電網中時,還可能使電網的諧波加劇,即產生諧波擴大現象。另外,諧波的存在往往使電壓呈現尖頂波形,尖頂電壓波易在介質中誘發區域性放電,且由於電壓變化率大,區域性放電強度大,對絕緣介質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,電壓每公升高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**。

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、導體中的渦流損耗與導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。同時由於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中的諧波含量。

除此之外,諧波還導致變壓器雜訊增大,變壓器的振動雜訊主要是由於鐵心的磁致伸縮引起的,隨著諧波次數的增加,振動頻率在 1khz左右的成分使混雜雜訊增加,有時還發出金屬聲。

對電力電纜的危害

由於諧波次數高頻率上公升,再加之電纜導體截面積越大趨膚效應越明顯,從而導致導體的交流電阻增大,使得電纜的允許通過電流減小。另外,電纜的電阻、系統母線側及線路感抗與系統串聯,提高功率因數用的電容器及線路的容抗與系統併聯,在一定數值的電感與電容下可能發生諧振。

對用電裝置的危害對電動機的危害

諧波對非同步電動機的影響,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生負序旋轉磁場,形成與電動機旋轉方向相反的轉矩,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,當頻率接近某零件的固有頻率時還會使電動機產生機械振動,發出很大的雜訊。

對低壓開關裝置的危害

對於配電用斷路器來說,全電磁型的斷路器易受諧波電流的影響使鐵耗增大而發熱,同時由於對電磁鐵的影響與渦流影響使脫扣困難,且諧波次數越高影響越大;熱磁型的斷路器,由於導體的集膚次應與鐵耗增加而引起發熱,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生誤動作。

對於漏電斷路器來說,由於諧波匯漏電流的作用,可能使斷路器異常發熱,出現誤動作或不動作。對於電磁接角器來說,諧波電流使磁體部件溫公升增大,影響接點,線圈溫度公升高使額定電流降低。對於熱繼電器來說,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。

對弱電系統裝置的干擾

對於計算機網路、通訊、有線電視、報警與樓宇自動化等弱電裝置,電力系統中的諧波通過電磁感應、靜電感應與傳導方式耦合到這些系統中,產生干擾。其中電感應與靜電感應的耦合強度與干擾頻率成正比,傳導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。

影響電力測量的準確性

目前採用的電力測量儀表中有磁電型和感應型,它們受諧波的影響較大。特別是電能表(多採用感應型),當諧波較大時將產生計量混亂,測量不準確。

諧波對人體有影響

從人體生理學來說,人體細胞在受到刺激興奮時,會在細胞膜靜息電位基礎上發生快速電波動或可逆翻轉,其頻率如果與諧波頻率相接近,電網諧波的電磁輻射就會直接影響人的腦磁場與心磁場。

q:諧波是怎麼產生的?

電網諧波來自於 3個方面:

一是發電源質量不高產生諧波:

發電機由於三相繞組在製作上很難做到絕對對稱,鐵心也很難做到絕對均勻一致和其他一些原因,發電源多少也會產生一些諧波,但一般來說很少。

二是輸配電系統產生諧波:

輸配電系統中主要是電力變壓器產生諧波,由於變壓器鐵心的飽和,磁化曲線的非線性,加上設計變壓器時考慮經濟性,其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上,這樣就使得磁化電流呈尖頂波形,因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結構形式、鐵心的飽和程度有關。鐵心的飽和程度越高,變壓器工作點偏離線性越遠,諧波電流也就越大,其中 3次諧波電流可達額定電流的0.

5%。三是用電裝置產生的諧波:

閘流體整流裝置。由於閘流體整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關電源等許多方面得到了越來越廣泛的應用,給電網造成了大量的諧波。我們知道,閘流體整流裝置採用移相控制,從電網吸收的是缺角的正弦波,從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波,從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。

如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負載時則含有奇次諧波電流,其中 3次諧波的含量可達基波的30%;接容性負載時則含有奇次諧波電壓,其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈衝整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經統計表明:

由整流裝置產生的諧波佔所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。

變頻裝置。變頻裝置常用於風機、水幫浦、電梯等裝置中,由於採用了相位控制,諧波成份很複雜,除含有整數次諧波外,還含有分數次諧波,這類裝置的功率一般較大,隨著變頻調速的發展,對電網造成的諧波也越來越多。

電弧爐、電石爐。由於加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料,使得燃燒不穩定,引起三相負荷不平衡,產生諧波電流,經變壓器的三角形連線線圈而注入電網。其中主要是 2 7次的諧波,平均可達基波的8% 20%,最大可達45%。

氣體放電類電光源。螢光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬於氣體放電類電光源。分析與測量這類電光源的伏安特性,可知其非線性十分嚴重,有的還含有負的伏安特性,它們會給電網造成奇次諧波電流。

家用電器。電視機、錄影機、計算機、調光燈具、調溫炊具等,因具有調壓整流裝置,會產生較深的奇次諧波。在洗衣機、電風扇、空調器等有繞組的裝置中,因不平衡電流的變化也能使波形改變。

這些家用電器雖然功率較小,但數量巨大,也是諧波的主要**之一。

q:諧波標準?

1. gb/t 14549—93 《電能質量公用電網諧波》該標準對不同電壓等級各次諧波允許注入值都作了具體規定(略),其規定公用電網諧波電壓(相電壓)限值

2. 2) 諧波治理就是在諧波源處安裝濾波器,就近吸收諧波源產生的諧波電流,現在廣泛採用的濾波器為無源濾波器,另外有利用時域補償原理的有源濾波器,這種濾波器的優點是能做到適時補償,且不增加電網的容性元件,但造價較高。無源濾波裝置,吸收高次諧波,而所有濾波支路對基波呈現容性,正好滿足無功補償要求,不必另裝併聯電容器補償裝置,這種方法經濟、簡便,國內外廣泛採用。

濾波器的種類。濾波器大致分為以下六種型別,如圖

3)(a)— 單調諧波濾波器; (b)— 雙調諧濾波器;

(c)— 一階高通濾波器; (d)— 二階高通濾波器;

(e)— 三階高通濾波器; (f)—「c」 式高通濾波器。

單調諧濾波器通頻帶窄,濾波效果好,損耗小,調諧容易,是使用最多的一種型別。

雙調諧濾波器可替代兩個單調諧濾波器,只有乙個電抗器( l1 )承受全部衝擊電壓,但接線複雜,調諧困難,僅在超高壓系統中使用。

一階高通濾波器因基波損耗大,一般不採用。

二階高通濾波器通頻帶很寬,濾波效果好,既可調諧振點,又可調諧曲線銳度,並可防意外共振與放大,因此也有以二階寬通帶做低次濾波器。

三階高通濾波器一般用電弧爐濾波。

「c」 式高通濾波器,用於電弧爐濾波,對二次諧波特別有效。

什麼是諧波,怎麼產生的

一 1.何為諧波?諧波 一詞起源於聲學。有關諧波的數學分析在18世紀和19世紀已經奠定了良好的基礎。傅利葉等人提出的諧波分析 方法至今仍被廣泛應用。電力系統的諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起了人們的注意。當時在德國,由於使用靜止汞弧變流器而造成了電壓 電流波形的畸變。1945年發表的有關...

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