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電力系統(tǒng)中諧波影響及消除選TES-3600

廣州戈迪電子科技有限公司

工程師推薦：諧波分析儀TES3600三相電力（RS232） TES-3600

隨著個(gè)私經(jīng)濟(jì)特別是特鋼和化學(xué)工業(yè)在我國(guó)的發(fā)展，為了使功率因素達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，電容器的熔絲也會(huì)很快熔斷。根據(jù)其他變電所運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在此功率因數(shù)下，無(wú)功電流不應(yīng)大于熔絲熔斷電流。這是為什么呢?

　　所謂諧波，即理想的電力系統(tǒng)向用戶提供的應(yīng)該是一個(gè)恒定工頻的正弦波形電壓，但是由于各種原因，使這種理想狀態(tài)在實(shí)際中無(wú)法存在。因此通過(guò)對(duì)周期性電壓或電流的傅立葉分解，所得到的頻率為基波整數(shù)倍分量的含有量，稱(chēng)為諧波。

一、諧波對(duì)于電網(wǎng)的危害非常大，主要表現(xiàn)在以下方面：

1.由于電網(wǎng)主要是按基波設(shè)計(jì)的。

由于LC元件的存在，雖然在基波時(shí)不會(huì)發(fā)生諧振，但在某個(gè)特定諧波時(shí)卻可能引起諧振，可能將諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，電網(wǎng)諧振引起設(shè)備過(guò)電壓，產(chǎn)生諧波過(guò)流，對(duì)設(shè)備造成危害。特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器。其中，特別要注意的是，由于電容器是容性負(fù)載，能與電網(wǎng)上感性設(shè)備（其它設(shè)備主要是感性設(shè)備）配合，構(gòu)成共振條件，又由于其大小與諧波頻率成反比，因此，電容更容易吸收諧波共振電流，引起電容過(guò)載，造成電容損壞，或者熔絲熔斷。

　　2.使電網(wǎng)中的電氣設(shè)備產(chǎn)生額外的損耗（諧波功率），降低了設(shè)備的效率，同時(shí)諧波會(huì)影響設(shè)備的正常工作，例如變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱，電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)等故障，絕緣部分老化、變質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)候甚至設(shè)備損壞。

　　3.導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，造成不必要的損失，諧波會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表測(cè)量不準(zhǔn)確，造成計(jì)量誤差。

　　另外，諧波還會(huì)產(chǎn)生對(duì)設(shè)備附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾等其他危害。

　　既然諧波危害如此之大，那么諧波是如何產(chǎn)生的?又如何能減小它的影響和危害呢?

二、產(chǎn)生諧波的來(lái)源：

　　1、中頻爐、電弧爐等設(shè)備是該地區(qū)諧波的主要來(lái)源

　　一般在特鋼工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)生，其中頻爐、電弧爐等作為一類(lèi)的加熱源已經(jīng)非常普及。電弧爐是利用電極物料間產(chǎn)生的電弧熔煉金屬，因此，它的電流波形很不規(guī)則，含有多種諧波（2次到7次）以及間諧波，這是諧波的一個(gè)重要來(lái)源。而中頻爐是工頻電流整流后再變?yōu)橹蓄l，再利用電磁感應(yīng)來(lái)熔煉金屬，因此產(chǎn)生大量的高次諧波，其中以5次、7次、11次等奇次諧波為主。這正是產(chǎn)生諧波的主要來(lái)源。

　　2、用戶變壓器群也是產(chǎn)生諧波的重要來(lái)源

　　一般情況下，三相變壓器由于鐵芯為“日”形狀，中相比邊相要短一半，因此，三個(gè)磁路的不對(duì)稱(chēng)引起變壓器勵(lì)磁電流中含有諧波分量。所以當(dāng)對(duì)空載三相變壓器加電壓激勵(lì)時(shí)，即使受電側(cè)沒(méi)有零序電流通路（中性點(diǎn)不接地或三角形接線），勵(lì)磁電流中也會(huì)有諧波分量。雖然在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，這個(gè)諧波分量很小，但由于變壓器繞組接法以及各繞組和電網(wǎng)各相的連接統(tǒng)一規(guī)定時(shí)，則各臺(tái)變壓器勵(lì)磁電流里的同次諧波彼此疊加，形成了電網(wǎng)中諧波的又一重要來(lái)源。例如，在絕大多數(shù)配變中，都是Y，yn接線，變壓器的中間的鐵柱對(duì)應(yīng)的線圈即中相接的都是B相，這樣的統(tǒng)一接法，就為3、5、7等次諧波提供了一個(gè)分別互相疊加的條件。在該地區(qū)，現(xiàn)有35kV用戶變壓器5臺(tái)，總?cè)萘?/span>400kVA，10kV用戶變壓器約800臺(tái)，總?cè)萘?/span>330kVA.如此龐大的用戶變?nèi)河殖蔀榱酥C波的又一個(gè)重要來(lái)源。

　　3、諧波的其他來(lái)源

　　事實(shí)上，諧波還有其他的來(lái)源，各類(lèi)生產(chǎn)用電如電鍍、電泵等，生活用電中如電視機(jī)、電腦、熒光燈等采用開(kāi)關(guān)電源或其他電力電子技術(shù)的裝置，單獨(dú)來(lái)看，所產(chǎn)生的諧波非常微小，但是由于其數(shù)量的極其龐大，也是不可忽視的一部分。

　　在無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)中除了應(yīng)注意避免并聯(lián)電容器與系統(tǒng)感抗的諧振，除了驗(yàn)算基波外，還需要驗(yàn)算3、5、7次等主要諧波，避開(kāi)這些參數(shù)，防止在該次諧波發(fā)生諧振。

　　“諧波污染”已經(jīng)成為電網(wǎng)內(nèi)三大公害之一，只有各方面都重視起來(lái)，進(jìn)行治理，才能還電網(wǎng)一個(gè)干凈的環(huán)境。