电力系统的谐波产生的原因

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电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理一、谐波定义谐波是指一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍。

在电力系统中,谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。

当电流流经非线性负载时,负载不能吸收全部的基波能量,剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。

二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面:一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性;另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。

这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流,注入到电力系统中,对电力系统造成影响。

三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。

对于50Hz的基波频率,其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。

对于400Hz的基波频率,其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。

四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的,主要表现在以下几个方面:1. 增加电力损耗:由于谐波的存在,会导致线损增加,特别是在高次谐波的场合下,线损会更加明显。

2. 影响设备正常运行:谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低,甚至引发设备故障。

3. 干扰通信系统:高次谐波会对通信线路产生干扰,影响通信质量。

4. 引发继电保护误动作:谐波会导致继电保护装置误动作,从而引发停电事故。

5. 影响电子设备:对于电子设备来说,谐波会影响其正常工作,导致设备性能下降。

五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响,需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。

常用的抑制谐波的方法包括:1. 改善供电系统设计:采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局,降低系统中各元件的谐波产生量。

2. 增加无功补偿装置:通过在系统中增加无功补偿装置,可以提高系统的功率因数,减小谐波电流。

3. 采用滤波器:滤波器是抑制谐波的重要手段之一,可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。

4. 使用有源滤波器:有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流,对系统中的谐波进行补偿,达到消除谐波的目的。

电力谐波的产生原因及抑制方法

电力谐波的产生原因及抑制方法

电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形,它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。

电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。

因此,对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。

1.非线性负载:非线性负载是电力谐波的主要源头。

非线性负载通常包括电力电子设备,如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。

这些设备的工作原理会产生非线性电流,进而导致电网中谐波的产生。

2.电容器和电感器:电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。

在电力系统中,电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。

然而,由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性,它们会对电力谐波起到放大的作用。

3.电网接地方式:电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。

当电网采用不完全中性接地时,地线电流会导致电子设备的谐波污染。

抑制电力谐波的方法有多种,下面将介绍几种常见的方法:1.优化电力系统设计:对于新建的电力系统,可以采用谐波抑制措施进行设计。

例如,将非线性负载远离主要的电源和敏感设备,减少非线性负载对谐波的干扰。

2.增加电力系统的容量:增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。

通过增加设备的容量,可以减少设备的负载率,从而降低了负载谐波。

3.应用谐波滤波器:谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除,从而减少对设备的影响。

4.提高设备的抗谐波能力:可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置,使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。

5.加强监测和管理:及时监测电力谐波的产生和影响程度,对于谐波超标的情况进行调整和管理。

可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测,并根据监测结果采取适当的措施。

综上所述,电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。

为了有效抑制电力谐波,需要采用适当的方法,包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。

谐波产生的根本原因及治理对策

谐波产生的根本原因及治理对策

谐波产生的根本原因及治理对策谐波是指在电力系统中产生的频率为基波频率的整数倍的波动。

它是电力系统中普遍存在的一种现象,但过多的谐波会对电力系统的正常运行和设备的安全性产生很大影响,因此需要采取相应的治理对策来解决这个问题。

1.非线性负载:当电力系统中存在非线性负载时,如电弧炉、电焊机、电子设备等,其工作特性会产生谐波。

这是谐波产生的主要原因之一2.电力电子装置:现代电力系统中广泛使用的各种电力电子装置,如变频器、整流装置等,也会引入大量谐波。

3.潮流分布不均匀:当电力系统中的潮流分布不均匀时,也会导致谐波的生成和传播。

针对谐波的治理对策主要有以下几方面:1.使用滤波器:在电力系统中安装滤波器可以消除或降低谐波对系统的影响。

滤波器的选择要根据谐波的频率和大小来确定。

2.设计合理的系统:在电力系统的设计阶段,应考虑到非线性负载和电力电子装置可能带来的谐波问题,采取相应的额外措施来减少谐波的产生。

3.提高设备的抗谐波能力:针对电力系统中的关键设备,如变压器、电容器等,可以采用提高抗谐波能力的设计和制造技术,使其能够更好地耐受谐波的影响。

4.加强监测和控制:定期对电力系统进行谐波监测,及时发现和解决问题。

对于频繁发生谐波问题的系统,可以采用自动生成谐波的设备进行实时控制,以减小谐波的影响。

5.加强人员培训和管理:加强对电力系统人员的培训,提高其对谐波问题的认识和处理能力。

同时,建立健全的管理体系,制定相应的管理规范和操作程序,以确保谐波问题得到科学有效的控制。

总之,谐波问题存在于电力系统中,会对系统的正常运行和设备的安全性产生不利影响。

通过采取相应的治理对策,如使用滤波器、设计合理的系统、提高设备的抗谐波能力等,可以有效地解决谐波问题,确保电力系统的稳定和可靠运行。

同时,需要加强人员培训和管理,提高人员的谐波处理能力,确保谐波问题得到及时有效的解决。

电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理电力系统中的谐波是指在交流电路中产生的频率是基波频率的整数倍的信号。

谐波在电力系统中是一种不可避免的现象,它们会对系统的稳定性、设备的性能和电能质量产生不利影响。

因此,了解谐波的基本原理对于电力系统的设计、运行和维护都是非常重要的。

谐波的基本原理可以从以下几个方面来介绍:谐波的生成原因、谐波的特点以及谐波的影响。

首先,谐波的生成原因主要包括非线性负载、非对称负载和谐波源。

非线性负载是指电力系统中存在的诸如整流器、变频器、电弧炉等非线性设备,它们会导致电流与电压之间产生非线性的关系,从而产生谐波。

非对称负载则是指电力系统中存在的单相负载或者三相负载不平衡,这也会引起谐波。

同时,谐波源还包括谐波发生器等外部因素的影响。

这些因素的存在都会导致系统中出现谐波。

其次,谐波的特点是其频率是基波频率的整数倍,通常表现为正弦波形的畸变。

谐波的频率范围通常为2次、3次、4次等整数倍的基波频率。

在电力系统中,主要关注的是2次到50次的谐波。

而谐波的波形畸变会对电能质量产生很大的影响,例如会导致线路和设备的过热、振动和噪音增加,进而缩短设备的寿命。

此外,谐波还容易引起设备的失常和运行不稳定等问题。

最后,谐波对电力系统的影响主要表现在以下几个方面:设备的影响、线路的影响和系统的影响。

在设备方面,谐波会导致设备的过热、损坏以及性能的下降,降低了设备的可靠性和寿命。

在线路方面,谐波会导致相电流不平衡、金属过热、电缆损耗增加等问题。

在系统方面,谐波会引起电流和电压的畸变,增加系统的损耗和能耗,降低系统的运行效率。

因此,为了减少谐波对电力系统的影响,需要采取一系列的措施。

首先,可以采用合理的设备设计和选型,选择质量好、参数稳定的设备,减少设备的非线性负载。

其次,可以通过对负载的平衡处理和采用适当的滤波器来减少谐波的产生和传播。

此外,也可以通过优化系统的接线设计、提高变压器的耐谐波能力等措施来减少系统中的谐波影响。

电力系统中的谐波与电磁干扰分析

电力系统中的谐波与电磁干扰分析

电力系统中的谐波与电磁干扰分析导言:电力系统是现代社会运转的重要基础设施之一,但在其运行过程中,常常会面临谐波和电磁干扰的问题。

谐波是指电力系统中出现的频率是基波频率的整数倍的电压或电流成分,而电磁干扰则是指电力系统中的电磁波辐射对其他电子设备和通信系统的干扰。

本文将深入分析电力系统中的谐波和电磁干扰的原因、危害以及相应的解决方法。

一、谐波的形成和危害1. 谐波的形成谐波是由于非线性负荷在电力系统中的存在引起的。

非线性负荷如电子电器、电感、电容等设备,在工作时会产生非线性电流,在电源电压的作用下,会将谐波电流注入电力系统中。

这些谐波电流会使电力系统中的电流波形变成失真的非正弦波形。

2. 谐波的危害谐波对电力系统和设备都会造成一定的危害。

首先,谐波会引起电力系统中的电流和电压的失真,导致电能质量下降。

其次,谐波会引发电力系统中的共振问题,进而损坏电容器、互感器等设备。

此外,谐波还会导致电力系统中的电机运行不稳定,降低设备的寿命,甚至引起设备的故障和损坏。

因此,谐波问题应引起足够的重视。

二、电磁干扰的产生和危害1. 电磁干扰的产生电磁干扰是电力系统中的电磁波辐射对其他电子设备和通信系统的干扰。

电力系统中各种设备和传输线路中的电流和电压会产生电磁场,这些电磁场以无线电波的形式辐射出去,与其他设备和系统产生相互作用,引起电磁干扰问题。

2. 电磁干扰的危害电磁干扰会带来许多危害。

首先,电磁干扰会影响通信系统的正常运行,导致通信中断、信息传递错误等问题。

其次,电磁干扰会影响其他电子设备的正常工作,引起设备的故障和损坏。

此外,电磁干扰还可能对人体健康造成一定的影响,引起生理和心理方面的问题。

三、谐波和电磁干扰的解决方法为了解决电力系统中的谐波和电磁干扰问题,可以采取以下方法:1. 谐波的解决方法(1)降低非线性负荷的影响:通过选用低谐波电器设备、采用滤波电容器等措施来减少非线性负荷对电力系统的谐波注入。

(2)滤波器的应用:在电力系统中安装合适的谐波滤波器,可以过滤掉谐波成分,减少谐波的产生和传播。

电力系统谐波产生的原因

电力系统谐波产生的原因

电力系统谐波产生的原因
电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。

1、电源端产生的谐波。

发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,由于制作工艺影响,其铁心也很难做到绝对的均匀一致,加上发电机的稳定性等其他一些原因,会产生一些谐波,但一般来说相对较少。

2、输配电过程产生的谐波。

电力变压器是输配电过程中主要的谐波来源,由于变压器的设计需要考虑经济性,其铁心的磁化曲线处于非线性的饱和状态,使得工作时的磁化电流为尖顶型的波形,因而产生奇次谐波。

较高的变压器铁心饱和程度使得其工作点偏离了线性曲线,产生了较大的谐波电流,其奇次谐波电流的比例可以达到变压器额定电流的0.5%以上。

3、电力设备产生的谐波。

电力系统中谐波分析与治理

电力系统中谐波分析与治理

电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定和高效运行至关重要。

然而,谐波问题却成为了影响电力系统性能的一个重要因素。

谐波的存在不仅会降低电能质量,还可能对电力设备造成损害,增加能耗,甚至影响整个电力系统的安全稳定运行。

因此,对电力系统中的谐波进行深入分析,并采取有效的治理措施,具有极其重要的意义。

一、谐波的产生谐波是指频率为基波频率整数倍的正弦波分量。

在电力系统中,谐波的产生主要源于以下几个方面:1、非线性负载电力系统中的许多负载,如电力电子设备(如变频器、整流器、逆变器等)、电弧炉、荧光灯等,其电流与电压之间不是线性关系,从而导致电流发生畸变,产生谐波。

2、电力变压器变压器的铁芯饱和特性会导致磁化电流出现尖顶波形,进而产生谐波。

3、发电机由于发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,以及铁芯的不均匀等因素,也会产生少量的谐波。

二、谐波的危害谐波对电力系统的危害是多方面的,主要包括以下几点:1、增加电能损耗谐波电流在电力线路中流动时,会增加线路的电阻损耗和涡流损耗,导致电能的浪费。

2、影响电力设备的正常运行谐波会使电机产生额外的转矩脉动和发热,降低电机的效率和使用寿命;对电容器来说,谐波可能导致其过电流和过电压,甚至损坏;对于变压器,谐波会增加铁芯损耗和绕组的发热。

3、干扰通信系统谐波会产生电磁干扰,影响通信设备的正常工作,导致信号失真、误码率增加等问题。

4、降低电能质量谐波会使电压和电流波形发生畸变,导致电压波动、闪变等问题,影响供电的可靠性和稳定性。

三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波,首先需要对其进行准确的分析和测量。

常见的谐波分析方法主要有以下几种:1、傅里叶变换这是谐波分析中最常用的方法之一。

通过对周期性信号进行傅里叶级数展开,可以得到各次谐波的幅值和相位。

2、快速傅里叶变换(FFT)FFT 是一种快速计算傅里叶变换的算法,大大提高了计算效率,适用于对大量数据的实时分析。

谐波产生的原因危害和抑制措施

谐波产生的原因危害和抑制措施

谐波产生的原因危害和抑制措施0前言随着电力电子技术的飞速发展,各种新型用电设备越来越多地问世和使用,高次谐波的影响越来越严重。

电力系统受到谐波污染后,轻则影响系统的运行效率,重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。

以前,电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率,现在世界各国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一,正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。

因此,研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。

1谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的:(1)可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用,晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。

(2)设备设计思想的改变。

过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。

现在为了竞争,对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。

例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段,而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。

2谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重,谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加,其危害波及全网,对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。

现将对具体设备的危害分析如下:(1)交流发电机。

同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗,热损耗除谐波电流铜损I2nR以外,还由于电流的集肤效应,产生附加损耗,对转子引起热损耗增大。

对大型汽轮发电机来说,若发生多次谐波振荡,谐波电流超过额定电流的25%时,由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。

对变压器来说,铁芯产生热损耗,尤其是涡流损耗大,在变压器绕组中有谐波电流,在铁芯中感应磁通,产生铁损。

(2)架空线路谐波电流产生热损,较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭,导致单相重合闸失败。

电缆中的谐波电流会产生热损,使电缆介损、温升增大。

(3)电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗,加快电力电容器绝缘老化。

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电力系统的谐波产生的原因电网谐波来自于3个方面:一是发电源质量不高产生谐波:发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。

二是输配电系统产生谐波:输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。

它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。

铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。

三是用电设备产生的谐波:晶闸管整流设备。

由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。

我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。

如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。

如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。

经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。

变频装置。

变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。

电弧炉、电石炉。

由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。

其中主要是2 7次的谐波,平均可达基波的8% 20%,最大可达45%。

气体放电类电光源。

荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。

分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。

家用电器。

电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等,因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。

在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。

这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。

供电系统的无功补偿及谐波治理在供电系统中,为了节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平,经常采用各种无功补偿装置。

近年来,配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、各种电力电子设备以及电气化铁路大量应用。

这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点,在运行中会产生大量谐波。

这些谐波对无功补偿装置造成了严重影响。

在供电系统中,对于某次谐波,作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振,则会出现过电压而造成危害。

当无功补偿装置运行地点的谐波比较严重时,电压、电流波形会有很大畸变,电容器投切控制信号的传输就会受到影响,从而有可能引起装置的误动或拒动。

另一方面,并联电容器对电网谐波的影响也很大。

若电容器容抗和系统感抗配合不恰当?熏将会造成电网谐波电压和电流的严重放大?熏给电容器本身带来极大损伤。

可见,无功补偿与谐波治理两者关系密切。

产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置;治理谐波的装置通常也是补偿无功的装置。

因此,为了寻求能同时实现无功补偿和谐波治理的装置,就必须将二者结合起来进行研究。

2电容器无功补偿装置中的谐波问题谐波源有两种一种是谐波电流源,这些用电设备中的谐波含量取决于它自身的特性和工作状况。

基本上与供电系统参数无关。

另外一种是谐波电压源。

发电机在发出基波电势的同时,也会有谐波电势产生,其谐波电势大小主要取决于发电机本身的结构和工作状况。

实际上,在电网中运行的发电机和变压器等电力设备输出的谐波电势分量很小,几乎可以忽略。

因此,在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源主要是谐波电流源。

在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主,电容器支路以容抗为主。

在工频条件下,并联电容器的容抗比系统的感抗大得多可发出无功功率,对电网进行无功补偿。

但在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网,对这些谐波频率而言电网感抗显著增加而补偿系统容抗显著减小导致谐波电流大部分流入电容器支路,若此时电容器的运行电流超过其额定电流的1.3倍,电容器将会因过流而产生故障。

另外,针对无功补偿系统的调谐频率,如果电网中存在该特定频率的谐波电流源,则该谐波将直接被放大严重时还会发生并联谐振或串联谐振。

系统谐振将导致谐波电压和电流明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。

2.1谐波与并联谐振当电网中的谐波主要由非线性用电负荷产生时,此时的谐波源可看作一个很大的电流源,其产生的谐波电流加在系统感抗和电容器的容抗之间,形成并联回路(如图1所示)。

由图可见,流入电容器支路的n次谐波电流为:由式(1)可看出:当电网阻抗和电容器阻抗相等时,即:时,将形成并联谐振。

此时,即使系统中的n次谐波电流不大,流入电容器的n次谐波电流也将会很大(理论上为无穷大,实际上由于存在电阻谐波电流为一很大的有限值),被放大的谐波电流流经电容器时可导致其内部组件过热而出现故障。

2.2谐波与串联谐振当上一级电网系统电压波形严重畸变时此时的谐波源相当于一个很大的电压源。

谐波电压将在变压器的感抗和电容器的容抗间形成串联回路(如图2所示)。

当感抗和容抗相等时?熏将形成串联谐振。

此时谐波电压将在串联回路上形成强大的电流直接流经补偿电容器使电容器因过流而迅速故障。

由以上分析可见在有谐波背景的供电系统中单独使用电容器进行无功补偿时若发生并联谐振或串联谐振大部分谐波电流将流入电容器组中而导致其迅速产生故障。

为了避免上述情况的发生就必须寻求新的能同时实现无功补偿和谐波治理的装置。

3能同时实现无功补偿与谐波治理的装置3.1无源滤波器在有谐波背景的电网中,为了滤除谐波,就要为谐波提供一条释放路径即保留基波而使谐波短路也就是使谐波通过滤波器直接流回谐波源而不注入系统。

为此,可采用一种LC无源滤波器,常用的是单调谐滤波器,它由适当数值的电容、电感和电阻组合而成(如图3a所示)。

通过设置参数,使得在需要滤除的谐波频率上装置的感抗和容抗相等而抵消?熏即在调谐频率上滤波器呈现低阻抗,这样该频次谐波就可顺利通过滤波器并返回谐波源,从而达到滤除谐波的目的。

而对于非调谐的基波和其它次谐波滤波器则呈现高阻抗,带来的影响很小。

除了上述针对某次谐波频率而设置的滤波器外常用的还有一种高通滤波器如图3b所示,它对于某一频率以后的所有频率都呈现低阻抗,可滤除多种高次谐波。

在实际工程应用中,根据供电系统中谐波的组成成份往往设置两组LC滤波器,一组为单调谐滤波器用来滤除含量较大的某次谐波;另一组为高通滤波器可对高次谐波实现减幅。

上述调谐滤波器实现起来非常简单,就是在原来并联电容器的支路上串接一个适当大小的电抗器。

此时,整个补偿电容器支路对谐波源基波仍呈容性保持其无功补偿作用不变。

而对高次谐波补偿支路则呈感性避免了与系统形成电流谐振消除或减小了由于补偿电容所引起的谐波电流放大现象。

如何选择电抗器的大小呢?目前我国并联电容器配置电抗器的电抗率K(K=XK/XC,XK为电抗器的基波感抗XC为电容器的基波容抗)主要有4种:<0.5%,4.5%,6%12%。

配置K<0.5%电抗器的主要目的是限制电容器的合闸涌流;当采用电抗率为4.5%或6%的串联电抗器时,可抑制5次以上的谐波电流;当采用电抗率为12%的串联电抗器时,可抑制3次以上的谐波电流。

另外需注意,上述装置对谐振频率要求非常严格。

若谐振点漂移,将有可能放大谐波电流,因此必须保证电抗器和电容器的数值不能因温度、环境等因素而发生变化。

为满足此要求,滤波电抗器应采用电抗值可调的空芯或铁芯电抗器制造精度要求为正误差。

对于电容器,最好选用制造精度为正误差具有防爆、损耗低、放电特性好等特点的谐波滤波电容器。

在确定其额定电压等级时,需考虑串联电抗器产生的电压降及谐波电压的影响,一般应选择高于系统电压。

另外,在系统运行中,电容器组经常需要分组投切,此时就要根据补偿容量和谐波要求来解决各组间的配合问题。

随着电力电子技术的发展,用晶闸管实现的静止无功补偿装置因其优良的性能而被广泛应用。

例如,有一种兼有谐波治理功能的动态无功功率补偿装置叫做晶闸管投切电容器TSC(ThyristorSwitchedCapacitor)这种装置性能良好,被很多场合采用,但线路组成比较复杂,故障点多,维护量相对较大。

另外还有一种典型的动态无功补偿及谐波滤波装置为固定电容器+晶闸管相控电抗器FC+TCRFixedCapacit+ThyristorControlledReactor。

该装置根据局部电网最低功率因数设置固定电容器根据谐波的阶次,由电抗器串联固定电容器组成LC谐波吸收回路,根据电网功率因数变化量来调节相控电抗器的大小实现局部电网无功补偿和谐波治理。

相对TSC来说,该装置线路简单故障率低运行也较稳定,值得推广。

近来又开发出一种新型无功补偿兼谐波治理装置——晶闸管投切滤波器TSFThyristorSwitchedFilters。

它兼有传统TSC和电力滤波器的优点,并且可抑制因负载变动而引起的电网电压波动。

在基波频率下,TSF的基波阻抗呈容性,可向系统输出无功功率,并且其大小可通过晶闸管进行调节。

对于系统中常见的主要的谐波,可接近谐振并呈现很低的阻抗,使谐波电流流入滤波器,从而可同时达到无功补偿和滤除谐波的目的。

由于系统中存在的谐波电流通常有多个频率,若采用单调谐滤波器来滤除谐波,则需安装多个滤波器。

此时需注意,在投切滤波器时,必须从低次向高次逐次投入,而在切除时则必须从高次向低次依次切除。

否则,不仅不能达到抑制谐波电流的作用,反而会将其放大。

研究表明,该装置结构简单,易于实现,有实际应用和推广价值。

无源滤波器是传统的进行无功补偿和谐波治理的方法?熏具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠、维护方便等优点因此被广泛采用。

但是无源滤波器的滤波性能受系统和负载参数的影响较大,易于与系统发生并联谐振,导致谐波放大从而使滤波器过载甚至烧毁,另外它只能消除特定次的谐波,动态性能相对较差,无功补偿效果也不是很理想。

为此,急需开发出新的装置来弥补上述缺陷。

3.2有源滤波器目前在无功补偿装置中进行谐波治理的一个重要趋势是采用有源滤波器APFActivePowerFilter。

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