电厂发电机的谐波危害分析与测试
电厂发电机的谐波危害分析与测试

LUO Ca n . k u n , C HAO C hu . q i a n
( 1 . Z h e x i I - I y d r a q l i c P o w e r P l a n t , H u n a n P o w e r C o mp a n y , Y i y a n g 4 1 3 5 0 8 , C h i n a ;2 . C h e n z h o u P o w e r
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4 1 3 5 0 8 ; 2 . 湖 南省 电力公 司郴 州 电业局 , 湖 南
摘 要 : 电力系统 中的谐波污染 日 益严重 , 会对 电厂发 电机带来一系列的危 害, 分析 了谐波影响下的发 电机 等效 模型建立方法 , 以及发电机的谐波电压与电流 , 计算出了发 电机在谐波影响下的稳定电磁转矩与脉动 电磁转矩 ,
mo t h e d o f t h e g e n e r a t o r a n d h a r mo n i c v o l t a g e a n d c u r r e n t o f t h e g e n e r a t o r a g e a n a l y z e d . T h e s t a b l e e l e e t r o ma g e t i c t o r q u e nd a p u l s a t i n g e l e c t r o ma g n e t i c t o r q u e o f t h e g e n e r a t o r u n d e r t h e h a u mo n i c i n f l u e n c e a r e w o r k e d o u t . F i n ll a y, t h e e x p e r i —
电力系统谐波的危害及测量方法

电力系统谐波的危害及测量方法随着电力电子技术的发展及其广泛应用,电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全运行构成的潜在威胁日趋严重,谐波污染已被认为是电网的一大公害,引起世界各国的高度重视,它涉及电力电子技术、电力系统、电气自动化技术、理论电工等领域。
其中谐波测量是谐波问题中的一个重要分支。
本文根据国内外有关资料,对各种谐波测量方法进行了综述。
根据测量原理的不同,谐波测量方法可以分成以下几类:基于傅立叶变换理论、基于瞬时无功功率理论、基于神经网络理论和基于小波变换理论。
1.谐波的危害谐波是电网的一大公害,因此对电力系统谐波问题的研究越来越引起人们的重视。
1.1对供配电线路的危害(1)影响线路的稳定运行。
供配电系统中的电力线路与电力变压器,一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护,使得在故障情况下保证线路与设备的安全。
但对于电磁式继电器与感应式继电器,谐波含量高时,易使继电保护误动作,因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。
晶体管断电器虽然具有许多优点,但由于采用了整流取样电路,容易受谐波影响,产生误动或拒动。
因此,谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。
(2)影响电网的质量。
电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。
如民用配电系统中的中性线,由于荧光灯、调光灯、计算机等负载,会产生大量的奇次谐波,其中3次谐波的含量较多,可达40%;三相配电线路中,相线上3的整数倍谐波在中性线上会叠加,使中性线的电流值可能超过相线上的电流。
另外,相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率,从而降低电网电压,浪费电网的容量。
1.2对电力设备的危害(1)对电容器的危害。
当电网存在谐波时,投入电容器后其端电压增大,通过电容器的电流增加得更大,使电容器保护测控装置损耗功率增加。
对于膜纸复合介质电容器,允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器,允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍。
谐波的危害及其检测、治理方式浅析

我校教师在野先学后教袁当堂训练冶的课堂教学改革中也确实做了 较多的探索袁取得了一定的成效袁 随着课堂教学模式的变化袁老师们 的教学评价也有了转变袁 课堂评价从重点关注教师的展示及教学功袁 转变为关注学生的学习参与尧学后的展示及各项能力的提高遥 但同时 也存在一些问题袁主要是院 2.1 部分教师在实施野先学后教袁当堂训练冶时步子就迈得不大
有些教师认为袁野先学后教袁当堂训练冶袁归根到底还是穿新鞋走老 路袁平时课堂上怎么讲学生都不会袁现在教师课堂上讲解的时间少了袁 留给堂上练习的时间多了袁这样学生会理解吗钥 部分教师未能较好地 领会野先学后教袁当堂训练冶模式的实质袁总认为野先学冶就是预习和堂 上教师指导下的自学袁野后教冶就是学生野先学冶后的讲授新课袁其实野先 学冶和野后教冶更包含老师设计练习让学生在野先学冶和野后教冶环节中去 练袁以达到让学生在练中学习袁练后反馈袁练后施教遥 这在教案备写和 教师的课堂教学中可以看出这些存在问题遥野兵教兵冶活动的效果仍然 不理想遥 这主要是老师重视不够袁学生认识不足遥 一个野兵冶欠缺热情袁 另一个野兵冶欠缺主动袁未形成良好的习惯遥 对自主学习内涵的定位不 准袁意识不强遥
收谐波电流袁 同时还可以进行无功补偿遥 PPF 主要包括单调谐尧双调
谐及高通滤波器袁一般在谐波源周围尧公用电网节点装设单调谐和高
通滤波器袁用于吸收谐波电流尧进行无功功率补偿袁无源滤波器成本
低尧安装维护较为方便袁所以得到了广泛的应用遥
2冤有源电力滤波器渊APF冤
与 PPF 相比袁APF 结构上采用晶体开关管动态的控制谐波补偿袁
2 谐波检测方法
谐波治理的前提是对谐波的有效检测袁即快速性与准确度袁谐波 治理效果的好坏与此密切相关遥 所以袁选择合理的谐波检测方法是有 效进行谐波治理的首要条件袁目前常用的谐波检测方法主要有以下几 种院
电力系统谐波检测与分析研究

电力系统谐波检测与分析研究电力系统在供电过程中产生谐波,这是由于电力系统中的非线性负载导致电流和电压的波形失真所致。
谐波对电网设备的运行安全和电力质量都有着重要的影响。
因此,对电力系统谐波进行检测和分析成为了电力行业中的一个重要课题。
本文将探讨电力系统谐波检测与分析的研究进展以及相关技术和方法。
首先,我们将介绍电力系统谐波的基本概念和产生原因。
接着,我们将介绍谐波检测的主要方法和技术。
最后,我们将讨论谐波分析的研究成果和应用。
电力系统谐波是电力系统中频率为基波频率的整数倍的波形成分。
这些谐波产生的原因主要是非线性负载的存在,如电子设备、电力电子设备、调制器等。
在电流和电压波形失真的情况下,谐波的存在会导致电力系统中的功率流失、电流增大、电磁干扰等问题。
而这些问题都与电力系统的稳定性和电力质量密切相关。
谐波检测是指对电力系统中的谐波进行测量和监测的过程。
主要方法包括功率谐波分析仪、示波器、频谱分析仪等。
功率谐波分析仪是一种能够精确测量电流和电压谐波含量的仪器,可以对电力系统中的谐波进行实时监测和分析。
示波器则可以用来显示电流和电压的波形,通过观察波形的形状和频谱,可以初步判断谐波的存在。
频谱分析仪则可以对电力系统中的信号进行频谱分析,可以更加准确地测量和分析谐波含量。
谐波分析是在谐波检测的基础上,对谐波进行详细的分析和研究。
谐波分析可以从频谱分析的角度来研究谐波的特性和分布。
通过分析谐波的频率分布,可以确定谐波的来源和产生机制。
同时,谐波分析还可以研究谐波对电力系统的影响,如电流和功率的失真、电力设备的损耗等。
谐波分析的研究成果可以为电力系统的运行和维护提供科学依据。
近年来,随着电力系统规模的扩大和电力负载的增加,谐波检测与分析研究也得到了更多的关注和重视。
在谐波检测方面,不断涌现着更加精确和高效的检测仪器和技术。
谐波分析方面,研究者们通过模拟和实验等手段,深入研究和分析了谐波的特性和对电力系统的影响。
电网中谐波的危害及措施分析

电网中谐波的危害及措施分析1、引言随着我国国民经济的快速发展,大功率整流设备、变频调速设备、换流逆变器设备等在配电网中得到广泛应用,给配电网注入了大量的非线性阻抗特性,导致电网波形出现严重畸变现象,电网中的谐波问题严重,在很大程度上对电力系统及电气设备造成危害。
2、谐波的基本特性和测量(1)谐波的概念谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率是基波频率的整数倍数。
理论上看,非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。
非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系,这类负荷的电流不是正弦波,且引起电压波形畸变。
周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后,那些大于基频的分量被称作谐波。
非线性负荷除了产生基频整次谐波外,还可能产生低于基频的次谐波,或高于基波的非整数倍谐波。
电力系统中出现系统短路、开路等事故,而导致系统进入暂态过程引起的谐波,将不归属谐波治理的范畴。
(2)谐波的类型谐波按其性质和波动的快慢可分成四类:准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。
因其多样性和随机性,在实际工作中,要精确评估谐波量值非常困难,所以在IEC 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定,推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。
国标GB/T 14549-1993采用观察期3s有效测量的各次谐波均方根值的95%概率作为评价谐波的标准。
为简便实用,将实测值按由大到小的方式排序,在舍去前5%个大值后剩余的最大值,近似作为95%的概率值。
(3)谐波的测量通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。
一般来说,将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点,测量该点的电压和注入公共电网的电流后,通过对电压和电流的分析,取得谐波测量资料。
电网中谐波源定位,一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。
而谐波模型分析的方法一般有三种:非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。
三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理,只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。
电力系统谐波监测与分析研究

电力系统谐波监测与分析研究随着工业化与城市化进程的加快,电力系统的负荷逐渐增大,电气设备的频繁运行导致各种电力质量问题的出现,其中之一便是电力系统中产生的谐波问题。
谐波是电力系统中普遍存在的一种电磁干扰现象,它对电力设备的正常运行和生产安全造成了不可忽视的威胁。
因此,对电力系统中的谐波进行监测与分析研究显得尤为重要。
谐波是指频率为原有电网电源频率整数倍的电磁波,它主要由非线性负载引起,如电弧炉、变频器、电焊机、晶闸管等。
这些非线性负载会导致谐波电流和电压的产生,进而影响电力系统的稳定性和安全性。
在电力系统中,谐波不仅会引起电流、电压谐波失真,还会对电力设备造成损坏。
例如,电流谐波会导致电机的温升增加、转矩波动等问题,甚至引起设备的过载和烧毁;电压谐波则会导致电能计量不准确、设备的故障率增加等。
因此,对电力系统中的谐波进行监测与分析,可以及早发现问题,并采取相应的措施进行防范和处理,保障电力系统的稳定运行。
电力系统谐波监测与分析的研究内容主要包括以下几个方面。
首先,谐波监测与测量技术的研究是电力系统谐波研究的基础和前提。
通过使用高精度的谐波仪表和监测设备,可以对电力系统中的谐波进行准确的测量和监测。
同时,针对电力系统中不同类型的负载和设备,需要选择合适的监测点位和监测方法,以保证监测结果的准确性和可靠性。
其次,对谐波数据的采集、存储和管理进行研究。
电力系统谐波数据量大,因此需要建立科学的数据采集与存储系统,通过合理的数据管理和分析,可以为谐波问题的分析和解决提供有力的支持和依据。
第三,对电力系统谐波的特性和规律进行深入研究和分析。
谐波的特性和规律研究可以为谐波问题的诊断和预测提供基础。
通过对谐波的频谱特性、波形特征等进行分析,可以确定谐波的来源和影响程度,为进一步的问题解决提供指导。
最后,根据谐波监测与分析的研究结果,对电力系统中的谐波问题进行有效的控制和治理。
通过采取合理的谐波抑制措施,如添加谐波滤波器、优化电力系统结构等,可以有效降低电力系统中谐波的含量和影响,提高电力系统的质量和可靠性。
发电机试验中的电流谐波分析与谐波抑制技术

发电机试验中的电流谐波分析与谐波抑制技术电力系统中的电流谐波问题一直是一个重要的研究领域。
电流谐波的存在会导致各种问题,例如发电机、变压器的过热、设备损坏以及对电网稳定性的影响等。
因此,对于电流谐波的分析和抑制技术的研究显得尤为重要。
本文将针对发电机试验中的电流谐波问题进行深入探讨,并介绍一些有效的谐波抑制技术。
1. 电流谐波的成因电流谐波是由非线性负载引起的,当线性电源连接到非线性负载上时,非线性负载的非线性特性会使得电流信号变得畸变,并产生各种谐波成分。
发电机试验中的非线性负载主要来自于各种电力设备和电子设备,在实际测试中会产生丰富的谐波。
2. 电流谐波的分析为了更好地了解电流谐波及其对电力系统的影响,我们需要进行电流谐波分析。
电流谐波分析的基本方法包括频率扫描法、滤波法和快速傅里叶变换法等。
其中,快速傅里叶变换法(FFT)是一种较为常用的分析方法,可以将电流信号从时域转换为频域,得到谐波分量的频率和幅值。
3. 发电机试验中的电流谐波问题发电机试验是电力系统中的重要环节,而电流谐波问题也常常在发电机试验中出现。
电流谐波会导致发电机过热,减少发电机的寿命,同时也会对电网产生不良影响。
因此,研究如何抑制电流谐波在发电机试验中显得尤为重要。
4. 谐波抑制技术目前,有多种谐波抑制技术可以应用于发电机试验中。
以下是几种常见的谐波抑制技术:4.1 谐波滤波器谐波滤波器是一种被广泛使用的谐波抑制技术。
它可以通过选择合适的电感、电容等元件,将谐波分量滤除,由此降低电流谐波的含量。
谐波滤波器通常由并联谐振回路构成,能够有效地降低谐波水平。
4.2 直流屏蔽器直流屏蔽器是一种用于抑制直流系统中的电流谐波的技术。
由于电流谐波分量主要集中在交流系统中,采用直流屏蔽器可以有效地减少当前测量中的电流谐波分量。
4.3 脉宽调制技术脉宽调制技术是一种用于降低电流谐波的有效方法。
脉宽调制技术利用电力电子器件的开关特性,通过调整开关频率和占空比来改变电流波形,从而减小电流谐波的含量。
电力系统中谐波的危害、检测与抑制

二 、 谐 波 的 检 测
检 测 谐 波 是 做 好 抑 制 消 除 谐 波 丁 作 的 恭 础 ,
F 谐 波 会 任 电 l 窜 动 , 危 及 正 常 用 电 设 备 的 安 全 运 I 叫中
f 所 以,必 须埘谐波仔 任和 被污染程 度进行 柃测。 。 同前 各 种 u 供 啃 波 测 分 析 使 用 的 分 析 仪 和 频 谱 f 仪 , 从 仪 器 性 能 和 测 试 I 的 的 不 同 人 致 _ 分 为 i 类 I 丌 1 个
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[ 职 摘 要 ] 近 年 来 ,在 用 电设 备 急 剧 增 加 的 同 时 ,也 给 电 网 注 入 了 大 量 的 谐 波 ,造 成 电 网 污 染 。本 文
在 研 究 了 电 力 系统 中 谐 波 危 害性 基 础 上 , 探 讨 了谐 波 的 检 测 方 法 ,为 做 好 谐 波 的抑 制 工 作 提 供 了途 径 ,
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具 有一 定的应 用价值 。
[ 谐 技 关 键 词] 波 ;谐 波 的 危 害和 检 测 ; 电 力 滤 波 嚣
术 眦
[ 图 分 类 号] T 7 中 M l 2
[ 献 标 识 码 ]A 文
[ 章 编 号] l 7 一 3 6 2 0 ) 2 O 2 - 3 文 6 l 4 2 ( 0 2 o 一 0 8 0
维普资讯
第 卷 第 2 期
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J un. 02 20
电 力 系 统 中 谐 波 的 危 害 、 检 测 与 抑 制
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州 林 向 华
( 州 职 业 技 术 学 院 , 浙 江 温 州 3 0 ) 温 5 3 2 5
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电厂发电机的谐波危害分析与测试
发表时间:2017-03-09T15:51:09.617Z 来源:《电力设备》2017年第1期作者:丁超孟庆铭张晓彤
[导读] 本文重点针对谐波的危害进行分析,并研究一下我国谐波的监测。
一、谐波产生的原因
在电力的生产,传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备:具有铁磁饱和特性的铁芯没备,如:变压器、电抗器等;以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备,如:气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等;以电力电子元件为基础的开关电源设备,如:各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置,大容量的电力晶闸管可控开关设备等,它们大量的用于化工、电气铁道,冶金,矿山等工矿企业以及各式家用电器中。
二、谐波的危害
1、增加了发、输、供和用电设备的附加损耗
发电机出现谐波会使设备过热,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。
2、影响继电保护和自动装置的工作和可靠性
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(如电气化铁道、电弧炉等谐波源还是负序源)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。
3、使测量和计量仪器的指示和计量不准确
由于电力计量装置都是按50Hz的标准的正弦波设计的,当供电电压或负荷电流中有谐波成分时,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,从而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。
电子式电能表更不利于供电部门而有利于非线性负荷用户。
4、干扰通信系统的工作
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,在邻近电力线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。
5、对用电设备的影响
谐波会使电视机、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。
三、谐波的测试与监测
1、谐波的实验室测试
我们可以利用示波器来记录发电机端线电压和三相电流,其波形如下:
实验可知,当发电机带整流负载时,受负载非线性工作特性的影响,发电机的机端线电压和三相电流的波形都发生了严重的畸变,含有大量的谐波。
而且发电机伴随着震动现象,这是受谐波电磁转矩的影响,另外发电机的定子和转子发热严重。
2、我国的谐波监测发展
我国为加强对谐波的监测,管理及治理,于1994年正式颁布了GB/T14549-93国家标准《电能质量--公用电网谐波》。
为了配合国家电力公司《电网电能质量技术监督管理规定》和国家《公用电网谐波标准》的执行,各企业生产了许多电能质量监测仪等系列产品。
这些产品可测量三相电压、三相电流的谐波、序分量、电压变动和闪变、电压偏差、功率因数、有功、无功、频率、暂态电压等参数,谐波可测量63次,仪器实时监测定时记录,记录结果可以存盘并打印,为用户提供丰富、完整的实测记录资料。
产品广泛应用于变电站、风电场、钢铁企业及电气化铁路,产品通过相关认证,完全能够满足电网运行要求,实现对电网安全保驾护航。
谐波分析是信号处理的一种基本手段。
在电力系统的谐波分析中,主要采用各种谐波分析仪分析电网电压、电流信号的谐波,该类仪表的谐波分析次数一般在40次以下。
对于变频器而言,其谐波分布与电网不同,电网谐波主要为低次谐波,而变频器的谐波主要为集中在载波频率整数倍附近的高次谐波,一般的谐波分析设备只能分析50次以下的谐波,不能测量变频器输出的高次谐波。
对于PWM波,当载波频率固定时,谐波的频率范围相对固定,而所需分析的谐波次数,与基波频率密切相关,基波频率越低,需要分析的谐波次数越高。
一般宜采用宽频带的,运算能力较强、存储容量较大的变频功率分析仪,根据需要,其谐波分析的次数可达数百甚至数千次。
例如,当载波频率为2kHz,基波频率为50Hz时,其40次左右的谐波含量最大;当基波频率为5Hz时,其400次左右的谐波含量最大,需要分析的谐波次数
一般至少应达到2000次。
同时,选择仪表的同时,还应选择合适带宽的传感器,因为传感器的带宽将限制进入二次仪表的信号的有效带宽。
一般用选择宽频带的电压传感器和电流传感器,如:变频功率传感器。
参考文献:
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