谐波的危害及治理
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质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会导致电力设备的损坏,还会增加电能损耗,降低电力系统的可靠性。
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,具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波,首先需要了解它的产生原因。
谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备,如变频器、整流器、逆变器等,以及电弧炉、荧光灯等。
以变频器为例,它通过对电源进行快速的通断控制来实现对电机转速的调节。
在这个过程中,电流和电压的波形不再是标准的正弦波,而是包含了各种频率的谐波成分。
整流器在将交流电转换为直流电的过程中,由于其工作特性,也会产生谐波。
同样,电弧炉在工作时,电弧的不稳定燃烧会导致电流的剧烈变化,从而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
对电力设备而言,谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗,导致设备发热增加,缩短使用寿命。
对于电容器来说,谐波电流可能会使其过载甚至损坏。
在电能质量方面,谐波会导致电压和电流波形的畸变,使电能质量下降,影响用电设备的正常运行。
例如,对于计算机等精密电子设备,谐波可能会引起数据丢失、误操作等问题。
此外,谐波还会增加电力系统的无功功率,降低功率因数,从而增加线路损耗和电能浪费。
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。
目前,常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换、小波变换和瞬时无功功率理论等。
傅里叶变换是谐波分析中最常用的方法之一。
它可以将一个复杂的周期性信号分解为不同频率的正弦波分量,从而得到各次谐波的幅值和相位信息。
然而,傅里叶变换在处理非平稳信号时存在一定的局限性。
小波变换则能够很好地处理非平稳信号,它通过对信号进行多尺度分析,可以更准确地捕捉到信号在不同时间和频率上的特征。
谐波的产生和危害有哪些 谐波的抑制方法

谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。
关于“谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法”的详细说明。
1.谐波的产生和危害有哪些1.谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。
2.谐波可以通过电网传导到其他的电器,影响了许多电气设备的正常运行,比如谐波会使变压器产生机械振动,使其局部过热,绝缘老化,寿命缩短,以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。
3.谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振,从而使谐波放大。
4.谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。
5.电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰,严重时使系统无法得到正确的检测信号,或使控制系统紊乱。
2.谐波的抑制方法(一)降低谐波源的谐波含量在谐波源上采取治理措施,从源头上最大限度地避免谐波的产生。
这就需要在设计、制造和使用谐波源设备时,要注意谐波对供电系统及其供用电设备的影响,采取切实可行的治理措施。
用电业务管理部门要严格把关,对于没有采取治理措施的谐波源用户,要禁止其入网运行。
(二)在谐波源处吸收谐波电流这种方法是对已有谐波进行有效抑制的方法,也是目前电力系统使用最为广泛地抑制谐波的方法。
其主要方法有以下几种:1.无源滤波器无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,由L、C、R元件构成谐振回路,当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时,即可阻止该次谐波流入电网。
这种方法由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。
2.有源滤波器有源滤波器即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。
3.防止并联电容器组对谐波的放大在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。
谐波危害及抑制谐波的方法

谐波危害及抑制谐波的方法谐波是指频率高于基波的电磁波,它们会频繁出现在我们的电力系统和其他电力设备中。
虽然谐波在一些应用中可产生有益效果,但在大多数情况下,它们都是一种电力质量问题,会给电力系统和其他设备带来一系列危害。
1.设备损坏:谐波会增加设备内的电流和电压,导致设备发热加剧,并可能引起设备元件过热、熔断或焚毁。
此外,频繁的谐波还会引起设备的机械振动,造成设备损坏。
2.电力系统不稳定:谐波引起系统的电流和电压的波形失真,导致电力系统不稳定。
此外,谐波会导致电力系统中的谐振现象,这些谐振可以引起电力系统中的电流和电压急剧增加,可能破坏设备。
3.通信干扰:谐波会产生大量的高频干扰信号,这些信号可能干扰无线通信和其他电磁波设备的正常运行。
在高度电子化的社会中,这种通信干扰可能会带来严重的问题。
为了抑制谐波带来的危害,可以采取以下方法:1.装置谐波滤波器:谐波滤波器用于减小电力系统中的谐波。
滤波器通常会将谐波通过处理电路转化成其他形式,或者将它们绕过电力系统,以防止它们对设备和系统产生影响。
2.使用变压器:变压器可以用来减小谐波的影响。
通过在电力系统中安装特定的谐波抑制变压器,可以将谐波电流限制在合理的范围内,从而降低谐波的危害。
3.电源滤波器:为敏感设备提供干净的电力供应也是一种有效的抑制谐波的方法。
电源滤波器可以滤除电力供应中的谐波元素,从而降低谐波对设备的危害。
4.合理的电源设计:在电力系统设计阶段,可以采取一些措施来减小谐波的生成。
例如,选择适当的线路,减小高谐波的产生,或者选择低谐波的电力设备。
5.故障检测和维护:及时发现和处理设备和系统中的谐波问题至关重要。
定期进行电力设备的检查和维护,可以发现并消除谐波带来的潜在危害。
总而言之,谐波在电力系统和其他电力设备中的存在可能带来很多危害。
为了抑制这些危害,我们可以采取各种措施,包括使用谐波滤波器、变压器、电源滤波器、合理的电源设计以及进行定期的检查和维护。
谐波的产生原因危害与治理

谐波的产生原因危害与治理谐波是指信号在传输过程中产生的频率是原有信号频率的整数倍的现象。
谐波一般是由于信号源产生幅度非线性特性、信号传输线路的不完美特性以及外界干扰等多种因素共同作用所导致的。
1.非线性特性:当信号源的输入电压超过其线性范围时,信号源会产生非线性失真。
这种非线性特性会使得原信号分解成包含各种谐波成分的信号,即产生谐波。
2.传输线路的不完美:在电力传输和通信线路中,由于电导率不一致、绝缘材料的不均匀性以及线路的接地等因素,会引起谐波的产生。
这些因素使得线路对于不同频率的信号具有不同的传输特性,从而造成信号的失真和谐波的产生。
3.外界干扰:外界电磁辐射的干扰也会引起谐波的产生。
当外界电磁波与系统内的信号相互作用时,可能会产生共振现象,从而导致谐波信号的产生。
谐波的存在会带来一系列的危害,包括以下几个方面:1.信号失真:谐波信号会改变原信号的波形和频谱特性,导致信号失真。
这会影响到电力传输系统和通信系统中的信号传输质量,降低系统的可靠性和稳定性。
2.设备损坏:谐波会导致电流和电压的波形变形,产生大量的电磁干扰。
这些干扰会对设备的正常工作造成影响,甚至会导致设备损坏和故障。
谐波还可能引起设备内部电子元件的过热现象,加速设备老化和损坏。
3.电力系统能源浪费:谐波会引起电力系统中电流和电压的非功率信号,造成能量损耗。
这不仅会浪费能源,还会导致电力系统的效率降低。
为了治理谐波对系统的危害,可以采取以下几种方法:1.模拟电路设计中采用线性器件:选择线性器件作为信号源和信号传输线路中的关键部件,减少非线性特性对信号的影响。
2.使用滤波器:在信号源和负载之间加入合适的滤波器,可以有效地滤除谐波成分,保证原信号的传输质量。
3.优化供电系统:针对供电系统中频繁出现谐波问题的设备,进行电源选择、接线方式和接地设计的优化,减少谐波产生。
4.电源质量改进:加强对供电设备的质量管理,采用高质量的电源设备,减少谐波对电力系统的影响。
谐波的危害与治理

谐波的危害与治理谐波是指工业、农业及其他领域电器设备产生的不同频率的电流或电压的干扰信号。
谐波的产生对人类的健康和设备的正常运行产生了相当大的危害。
在以下的几个方面,我们将详细介绍谐波的危害性以及相应的治理方法。
首先,谐波对人类的健康造成了威胁。
在人体组织中,脑、肌肉、神经等都是通过电信号进行传递和控制的。
而谐波的存在会使得这些电信号被扭曲、失真甚至干扰,从而导致血液循环、神经传导、肌肉运动等功能受到影响。
长期暴露在谐波环境下,人们可能会出现头痛、疲劳、失眠、注意力不集中、神经衰弱等症状。
其次,谐波对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生了影响。
谐波信号会加大电网中的负荷,降低系统的功率因数,导致电网负荷不均衡、频率偏移等问题。
同时,谐波还会增加电力设备的损耗,缩短使用寿命,引发电力设备故障和事故。
特别是对于高精度的仪器设备和敏感的电子设备来说,谐波的存在会严重影响其正常运行和测量结果的准确性。
另外,谐波还会影响到公共环境和通信系统。
在城市中,电网中的谐波信号可能会通过建筑物和地下管道传播到附近的电子设备或通信系统中,导致通信信号的干扰和传输中断。
在无线通信领域,谐波会引起频谱污染,减少频谱资源的利用效率。
针对谐波的治理,有以下几个主要方法:1.滤波器:通过引入滤波器来削弱或消除谐波信号。
滤波器可以根据谐波的频率特性进行设计,将谐波信号从电力系统中分离出来,保证电力系统的正常运行。
2.接地:正确接地可以有效降低谐波信号的存在。
接地系统的设计和维护需要严格按照相关标准进行,确保接地电阻的有效连接和在线监测,减少谐波的传播。
3.变压器改进:采用带低谐波的高效变压器,可以有效削弱变压器内部的谐波产生和传播。
例如,采用三脉动焊接变压器可以避免谐波的产生和增强Transformer(SVPWM)技术等。
4.现代电气设备:使用具有谐波抑制功能的现代电气设备,可以降低谐波产生和传播的风险。
例如,使用高效节能的电子节能灯、电力电容器、有源滤波器等。
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。
电力系统谐波的危害及其常用抑制方法

电力系统谐波的危害及其常用抑制方法电力系统中的谐波是指频率为基波频率的整数倍的电压和电流成分,它们在电力系统中的存在会引起一系列的问题和危害。
下面将详细介绍电力系统谐波的危害及其常用抑制方法。
一、谐波的危害1.电压失真:谐波的存在会使电压波形发生畸变,进而导致电压的失真,使电力设备无法正常运行。
电压失真还会对电力设备造成较大的冲击和损害,缩短设备的寿命。
2.系统能效下降:谐波会导致电力系统中电流的失真,由于谐波电流引起的额外功耗,使得系统能效下降。
这会导致电力设备的能耗增加,降低整个系统的效率。
4.电磁兼容性问题:谐波信号会干扰电力系统周围的其他电子设备,导致电磁兼容性问题。
这会对邻近的电子设备造成干扰,影响设备的正常运行。
5.高频谐波产生的热问题:高频谐波会导致电力设备产生过多的热量,进而引起绝缘材料的老化和烧损,甚至造成火灾。
这对电力系统的安全性构成严重威胁。
二、谐波抑制的常用方法1.变压器和电机的设计优化:在变压器和电机的设计中考虑谐波的影响,通过选择合适的材料和结构,减小谐波对设备的影响。
例如,在电机设计中,可以增加骨架的厚度或配置合适的磁路副将谐波分向其他通道。
2.滤波器的应用:安装合适的滤波器可以有效地抑制谐波。
滤波器可以通过改变电源电路的阻抗特性,将谐波电流引向滤波器,从而减小谐波的水平。
4.负载侧的谐波抑制:对于谐波敏感的设备,可以在负载侧采取一些措施来抑制谐波。
例如,使用谐波阻抗装置或磁性隔离器等。
5.教育和培训:提高电力系统从业人员对谐波问题的认识和理解,增强其对谐波抑制方法的应用能力,能够及时发现和解决谐波问题。
总之,谐波对电力系统的危害不容忽视。
为了保证电力系统的正常运行和设备的安全性,需要采取有效的措施来抑制谐波。
以上所提到的方法是目前常用的谐波抑制方法,但需要根据具体情况选择合适的方法。
概述谐波污染的危害与治理方法

概述谐波污染的危害与治理方法随着经济的发展和社会生活水平的提高,供电可靠性和稳定性日益重要。
在供电系统中,当正弦基波电压施加于非线性元件和设备(主要指各种整流设备、变流器、交直流换流设备、PWM变频器等节能和控制用的电力电子设备,日光灯、交流电弧炉、变压器、发电机组及铁磁谐振设备等)时,由于设备吸收的电流与施加的电压波形不同,致使电流发生了畸变,谐波电流注入到与负荷相连的电网中,从而产生了谐波。
研究谐波污染的抑制对于电力系统安全运行有着非常重要的意义。
1 谐波污染的危害谐波产生的根本原因是由于电力线路呈一定阻抗,等效为电阻、电感和电容构成的无源网络,非线性负载产生的非正弦电流造成了电路中电流和电压畸变。
谐波污染带来的危害主要作用于电力系统本身和用户两个方面,下文进行分析:1.1 谐波对电力系统的危害1.1.1 对电网的影响。
电网中如果产生高次谐波电流,将增加输电线路功耗,如果电缆输电,还容易形成谐波谐振,导致绝缘击穿。
谐波还能造成电网电压与电流波形发生畸变,影响三相交流电的对称性,影响电力正常输送。
1.1.2 对电动机和发电机的损害。
谐波造成电动机过热,增加了电动机的附加损耗,降低了工作效率。
其中负序谐波产生负序旋转磁场,形成与电动机旋转方向相反的转矩,起制动作用,从而减少电动机的出力。
在电力设备中,3、5次谐波对发电机的危害最为严重,涡流的产生使发电机噪声变大,使用寿命减短,引起发电机震荡,严重时造成转轴扭曲,金属疲劳断裂。
1.1.3 对继电保护的危害。
继电保护装置若是按基波负序量整定其整定值大小,当谐波干扰叠加到极低的整定值上时,就引起继电保护及自动装置误动或拒动,动作失去选择性,可靠性降低,从而造成系统事故,严重威胁电力系统的安全运行。
1.1.4 对无功补偿电容器的影响。
谐波电流的产生将会加重电容器的负担,导致电容器因过负荷或过电压而损坏,由谐波引起的发热和电压升高意味着电容器使用寿命的缩短。
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谐波的危害及治理谐波对供电系统的危害及治理中铝贵州分公司第一铝矿汪元江[摘要][关键词]1、引言一个理想的电力系统是以单一恒定频率与规定幅值的稳定电压供电的。
但实际上,由于近年来随着科学技术的不断发展,在电力系统中大功率整流设备和调压装置的利用、高压直流输电的应用、大量非线性负荷的出现以及供电系统本身存在的非线性元件等使得系统中的电压波形畸变越来越严重,对电力系统造成了很大的危害。
因此,要实现对电网谐波的综合治理,就必须搞清楚谐波的来源、危害及电网在各种不同运行方式下谐波潮流的分布情况,以采取相应的措施限制和消除谐波,从而改善供电系统供电质量和确保系统的安全经济运行。
2、谐波产生的原因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。
当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。
谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)分析原理证明,任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角。
谐波可以区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、4、6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为l00Hz,3次谐波则是150Hz。
一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载,出现的谐波电流是6n±1次,n 为整数,例如5、7、11、13、17、19等。
变频器主要产生5、7次谐波。
3、电网谐波的来源3.1 发电源产生谐波,由于发电机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等其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但对电网影响很小。
3.2 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,磁化曲线的非线性特性,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%。
3.3 整流设备产生谐波,近年来,由于晶闸管整流装置在电力机车、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。
目前,常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路,其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多,它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,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,还有11次及以上奇次谐波电流。
据统计表明,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。
此外,变频装置主要产生5次和7次谐波,对电网造成的危害也越来越大。
4、谐波对供电系统的危害4.1增加了发、输、供和用电设备的附加损耗,使设备过热,降低设备的效率和利用率。
由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍,高频电流流过导体时,因集肤效应的作用,使导体对谐波电流的有效电阻增加,从而增加了设备的功率损耗、电能损耗,使导体的发热严重。
4.2谐波对电机的危害主要是产生附加损耗和脉冲转矩。
由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。
在供电系统中,用户的电动机负荷约占整个负荷的85%左右。
因此,谐波使电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。
由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整,由谐波引起电动机的发热效应是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。
试验表明,在额定出力下持续承受为3%额定电压的负序电压时,电动机的绝缘寿命要减少一半。
因此,国际上一般建议在持续工作的条件下,电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%。
谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大,但谐波会产生显著的脉冲转矩,可能出现电机转轴扭曲振动的问题,这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振,并使汽轮机叶片产生疲劳循环。
4.3谐波电流使变压器的铜耗增加,特别是3次及以上谐波对三角形连接的变压器,会在其绕组中形成环流,使绕组过热;对星形连接的变压器,当绕组中性点接地,而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时,可能形成3次谐波谐振,使变压器附加损耗增加。
4.4由于输电线路阻抗的频率特性,线路电阻随着频率的升高而增加,在集肤效应的作用下,谐波电流使输电线路的附加损耗增加。
在电网的损耗中,变压器和输电线路的损耗占了大部分,所以谐波使电网网损增大。
谐波还使三相供电系统中的中性线的电流增大,导致中性线过载。
输电线路存在着分布的线路电感和对地电容,它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时,在一定的参数配合条件下,会发生串联谐振或并联谐振。
一般情况下,并联谐振所产生的谐波过电压和过电流对用电设备的危害性较大。
当注入电网的谐波频率在网络谐振点附近的谐振区内时,会激励电感、电容产生部分谐振,形成谐波放大,在这种情况下,谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动,以至损坏设备,与此同时还可产生相当大的谐波网损。
对于电力电缆线路,由于电缆的对地电容比架空线路约大10-20倍,而感抗约为架空线路的1/2-1/3,因此更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大,造成绝缘击穿的事故。
4.5随着谐波电压的增高,会加速电容器的老化,使电容器的损耗系数增大、附加损耗增加,从而容易发生故障和缩短电容器的寿命。
另一方面,电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时,就会产生谐波电流放大,使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行。
4.6 谐波对电力系统中以负序(基波)量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重,这是由于这些按负序(基波)量整定的保护装置,整定值小、灵敏度高。
如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰,则会引起发电机负序电流保护误动(若误动引起跳闸,则后果更严重)、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动、母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动,严重威胁电力系统的安全运行。
4.7由于电力计量装置都是按50Hz标准的正弦波设计的,当供电电压或负荷电流中有谐波分量时,会影响感应式电能表的正常工作。
在有谐波源的情况下,谐波源用户处的电能表记录了该用户吸收的基波电能并扣除一小部分谐波电能,谐波源虽然污染了电网,却反而少交电费;而与此同时,在线性负荷用户处,电能表记录的是该用户吸收的基波电能及部分的谐波电能,这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏,而且还要多交电费。
4.8电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合,在邻近的通信线路中产生干扰电压,干扰通信系统的工作,影响通信线路通话的清晰度,而且在谐波和基波的共同作用下,触发电话铃响,甚至在极端情况下,还会威胁通信设备和人员的安全。
另外高压直流(HVDC)换流站换相过程中产生的电磁噪声(3-10kHz)会干扰电力载波通信的正常工作,并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误,影响电网运行的安全。
4.9谐波还会使电视机、计算机的图形畸变,画面亮度发生波动变化,并使机内的元件出现过热,使计算机及数据处理系统出现错误。
对于带有启动用的镇流器和提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯来说,会因为在一定参数的配合下,形成某次谐波频率下的谐振,使镇流器或电容器因过热而损坏。
对于采用晶闸管的变速装置,谐波可能使晶闸管误动作,或使控制回路误触发。
5、谐波的分析计算当电力系统中存在谐波源时,系统中各个节点电压和支路电流均会有高次谐波,为了确定谐波电压和谐波电流在供电系统中的分布情况,需要对谐波阻抗构成的等效电路进行潮流计算。
电力系统谐波潮流计算,就是通过求解网络方程In=YnUn(n=3、5、7……,n为谐波次数;In为谐波源负荷注入电网的n次谐波电流列向量;Yn为电网的n次谐波导纳阵;Un 为电网中各节点母线的n次谐波电压列向量),求得电网中各节点(母线)的谐波电压,进而求得各支路中的谐波电流。
因此,进行谐波潮流计算,必须先确定电网元件的谐波阻抗。
5.1系统中各类元件的谐波阻抗计算5.1.1同步发电机的谐波阻抗。
理想的发电机的电势是纯正弦的,不含有高次谐波,其发电机电势只存在于基波网络。
在高次谐波网络里,由于发电机谐波电势很小,此时可视发电机谐波电势为零。
故其等值电路为连接机端与中性点的谐波电抗,根据XGn=nXG1(式中XG1为基波时发电机的零序、正序或负序电抗,由该次谐波的序特性决定),如果需要计算网络损耗,对于发电机,可将其阻抗角按85度估计,对于输电线、变压器和用电负荷等元件的等值电路,可将其阻抗角按75度估算。
5.1.2变压器的谐波阻抗。
电力系统谐波的幅值常是随着频率的升高而衰减,故在基波潮流计算尤其是高压电网中,常忽略变压器的激磁支路和匝间电容。
在计算谐波电流时,只考虑变压器的漏抗,且认为与谐波次数所认定的频率成正比。
在高次谐波的作用下,绕组内部的集肤效应和临近效应增大,这时变压器的电阻大致与谐波次数的平方成正比,此时的变压器谐波阻抗为: Zn=SQRT(n)RT1+jnXT1,其中RT1为基波时变压器的电阻。
5.1.3输电线路的谐波阻抗。
输电线路是具有均匀分布参数的电路,可看作是三相对称的。
在计及分布特性的情况下,则:ZLn=Znsh(rnl) ,YLn/2=(chrnl-1)/(Znshrnl),Zn 和Rn分别为对应于该次谐波时线路的谐波阻抗和传播常数,其中Zn=sqrt(Z0n/Y0n),Rn=sqrt(Z0nYon) Z0N和Y0N分别为该次谐波时输电线路单位长度的阻抗和导纳。
5.1.4 负荷的谐波阻抗。
在谐波潮流计算时,基波部分可按节点注入功率看待,而在谐波网络中将它看作是恒定阻抗,近似地可认为综合负荷为一等值电动机。
其综合负荷的谐波等值阻抗值为:ZN=SQRT(N)R1+JNX1,其中R1、X1为基波等值电动机的负序电阻、电抗,其值可由该节点的基波电压、功率值经换算求得。
零序电流一般不会进入负荷,因而在零序性的高次谐波网络里,可忽略负荷支路。
5.2供电系统中无容性元件的谐波潮流计算5.2.1对称系统的谐波潮流计算,由于对称系统中三相情况相同,因此可以按一相情况来计算。