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,也可以阻止开关电源的干扰进入电网。
屏蔽技术可以有效地防止向外辐射干扰。
减少开关电源本身干扰,利用改善线圈绕制工艺,确保绕组之间紧密耦合,以减少变压器漏感。还可以在高频整流二极管上串入可饱和磁芯线圈,利用流过反向电流时,因磁芯不饱和而产生的较大电势阻止反向电流上升。
3.4.2变压器空载合闸涌流抑止方法
根据方程(1),如果合闸时,α=(即U1=U1m便合闸),则:
Φ1=-Φmcos(ωt+)=Φmsinωt(4)
没有暂态分量,合闸后磁通立即进入稳定状态,理论上可以避免冲击涌流过程。
3.4.3抑制单相电容器组开断瞬态过电压方法
如果采用选相断路器投切电容器,则可以消除或大大降低投切电容器产生的瞬态过电压,从而使接在母线上的电力电子调速系统可以稳定地工作,接在母线上的其余设备也可不受过电压干扰的影响。
3.4.4抑制电压互感器铁磁谐振方法
其方法是要使它脱离谐振区,图9示出了电压互感器的伏安特性U=f(IL),系统对地电容的伏安特性U=f(IC)和合成伏安特性U=f(IL-IC),在oa区间,合成电流呈容性,合成电流随电压上升而增加,在ab区间铁芯饱和导致XL电抗减少(电感电流非线性急剧增长),最后使合成电流仍为容性,合成电流随电压上升而减少,所以ab区间是不稳定区间,在b点合成电流为零,这时XL=XC(IC=IL),发生并联谐振。采用中性点不接地的电压互感器或采用电容分压器可以从根本上避免铁磁谐振。
3.4.5抑止整流和逆变产生的谐波
(1)在变频器前加装电源滤波器。一种成本比较低的方法是在电源侧加装三只680μf250VAC的电容,(分别接在L-N,L-grond,N-grond上)这种方法可使电磁干扰电流降至原来的1/10,效果较明显;
(2)变频器的电源电缆采用屏蔽电缆,屏蔽电缆穿铁管并接地,输出电缆也穿铁管并接地,屏蔽层应在接变频器处和电机处两端都接地。
3.4.6抑止电弧炉运行时的干扰
(1)在合适地段加入电容补偿装置,补偿无功波动;
(2)可以重新安排供电系统(见图10)。
4结束语
随着非线性电力设备的广泛应用,电力系统中谐波问题越来越严重,一方面造成了电力设备的损坏,加速绝缘老化,另一方面也影响了计算机、电视系统等电子设备正常工作,直接扰乱了人们的正常生活。
谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制造商,谐波问题已引起人们的高度重视。应合理规划电网,电力电子设备(特别一次设备)应符合电磁发射水平,电子设备、电子仪器应满足电磁兼容性要求。
【以上文献摘自网址:
http://okcid.cn/article/bf/4486$4.html】