高次谐波的危害及预防措施
谐振的危害和防护

谐振的危害和防护谐波谐振的危害串联、并联电路谐振频率与系统电阻无关,当系统谐波源频率天时就会发生串联或并联谐振。
若、很小,可以激发二次或三次谐波的高次谐波谐振过电压若、很大,则能激发分频谐波的谐振过电压,这两种谐振过电压都表现为三相对地电压的同时升高,而线电压正常。
试验研究表明,基波谐振和高次谐波谐振过电压一般不超过倍额定电压,对于分频谐波谐振,由于受到电压互感器铁芯严重饱和的限制,过电压一般不超过倍额定电压,但励磁电流急剧增加,瞬时可高达额定励磁电流的几十倍以上,引起高压保险丝的频繁熔断。
①串联或并联谐振会产生高于电源数倍的电压,施加在回路中的电容器、互感器、断路器等设备上,引起高压电气设备绝缘损坏。
在熔断器未及时熔断的情况下会引起电压互感器喷油、绕组烧毁甚至爆炸。
②谐振引起的过电压,还可以导致氧化锌避雷器的损坏。
无间隙氧化锌避雷器的过电压耐受能力有限,如果选用氧化锌避雷器的直流电压偏低,在过电压的作用下连续动作,最终会发生热崩溃而损坏。
③在电压互感器熔断器不能及时熔断的情况下,引起电压互感器二次电压升高,对二次继电保护设备和计量仪表的绝缘造成损坏或引起继电保护设备的误动。
④基波谐振时,出现虚幻接地现象,易引起值班人员的误判断,表现为两相电压升高,一相电压降低,线电压正常,其现象与单相接地相同。
⑤谐振时电压互感器铁芯的饱和会使变比误差增大,影响计量、测量精度。
⑥谐波谐振引起电网的谐波损耗增大。
谐波谐振的预防和应对措施①少谐波源的产生在选用铁芯设备时尽量选用励磁特性好、伏安特性高、铁芯不易饱和的电磁式电压互感器、变压器、电抗器。
在选用电磁电压互感器时应注意同时提高三相电压互感器的励磁特性和伏安特性曲线的线性度,尽量选用同型号、同批次生产的单相电压互感器,也可以采用电容式电压互感器代替电磁式电压互感器。
断路器三相不同时合闸,由于合闸瞬间三相电压的不同,会引起的三相负载的不对称,使电源的中性点产生位移,中性点对地电压与电源电压叠加会使三相对地电压同时升高或两相、单相对地电压升高,使回路中的电磁式电压互感器或电抗器线圈很快饱和,激磁电流的波形发生畸变,产生高次谐波。
谐波谐振产生的原因及危害分析

谐波谐振产生的原因及危害分析摘要:在电网运行中,不可避免地会产生谐波和谐振。
当谐波谐振发生时,其电压幅值高、变化速度快、持续时间长,轻则影响设备的安全稳定运行,重则可使开关柜爆炸、毁坏设备,甚至造成大面积停电等严重事故。
本文就其定义、产生原因、危害及预防措施作以介绍,供参考。
1.定义谐波是一个周期的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍,又称高次谐波。
通俗地说,基波频率是50HZ,那么谐波就是频率为100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ的正弦波。
谐振是交流电路的一种特定工作状况,是指在含有电阻、电感、电容的交流电路中,电路两端电压与其电流一般是不同相位的,当电路中的负载或电源频率发生变化,使电压相量与电流相量同相时,称这时的电路工作状态为谐振。
谐波在电网中长期存在,而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。
2.产生的原因谐波的产生是由于电网中存在着非线性负荷(谐波源),如电力变压器和电抗器、可控硅整流设备、电弧炉、旋转电机、家用电器等,另外,当系统中发生谐振时,也要产生谐波。
谐振的发生是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件,在某些情况下,如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等,在部分电路中形成谐振。
谐波也可产生谐振,由谐波源和系统中的某一设备或某几台设备可能构成某次谐波的谐振电路。
3.造成的危害3.1谐波的危害谐波电流和谐波电压的出现,对公用电网是一种污染,它使用电设备所处的环境恶化,也对周围的通信系统产生干扰。
电力电子设备广泛应用以前,人们对谐振及其危害就进行过一些研究,并有一定认识,但那时谐波污染没有引起足够的重视。
近三四十年来,各种电力、电子装置的迅速使用,使得公用电网的谐波污染日趋严重,由谐波引起的各种故障和事故也不断发生,谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。
(1)谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
谐波治理方案

电能质量的好坏,直接影响到工业产品的质量,评价电能质量有三方面标准。
首先是电压方面,它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等;其次是频率波动;最后是电压的波形质量,即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率,也就是谐波所占的比重。
我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。
随着科学技术的发展,随着工业生产水平和人民生活水平的提高,非线性用电设备在电网中大量投运,造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。
它不仅增加了电网的供电损耗,而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行,造成了这些装置的误动与拒动,直接威胁电网的安全运行。
一、谐波治理谐波成因电网谐波来自于三个方面:1.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。
2.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%。
3.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,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。
谐波对电力系统的危害及预防措施

谐波对电力系统的危害及预防措施摘要:随着工业生产自动化的不断提高,半导体器件的问世发展,特别是大型可控硅变频器及逆变器等,非线性负载在工业生产中使用的逐步增多,而这些非线性负载能把高次谐波电流注入电网。
从而引起电网系统电压和电流波形发生畸变,使电网受到严重污染,谐波治理将越来越重要。
关键词:谐波;趋肤效应;电力系统;过热一、高次谐波对各种电气设备的危害非线性负载产生的谐波电流,能够在电力系统的某些设备上明显的反映出来,常见的有变压器和中性线。
在电动机、发电机和移相电容器中也有些表现。
1.谐波在导体中产生的作用由于电压畸变,所含的高频成份将造成发电、输电、变电、配电和用设备过热、损耗增大、系统过电压、失控等。
工频电流在输电导线截面内是均匀分布的,而高频电流则产生严重的趋肤效应,使导线有效电阻增大。
如300mm2导线,通过工频电流时,靠近中心一半面积上的电流密度为平均值的90%,表面一半面积上为100%,这时,电流密度为平均值的90%,表面一半面积上为110%,这时,电流在导体上的总的损耗为内外两部分之和。
ii2ri+i02r0=((0.9/2)i)2.2r+((1.1/2)i)2.2r=1.01i2r 随着频率的升高,趋肤效应也越来越加显著,有效电阻也越大。
300hz时为1.21倍,420hz时为1.35i2r。
由于电流波形畸变,流过导体的电流除基波外,又增加了高次谐波电流分量。
接有大量非线性负载的电网损耗将增大,导体发热更加严重,系统用电设备也将工作不稳定等。
2.谐波对中性线的影响在三相四线制系统中,中性线将受到接在相电压上的非线性负载的影响。
在正常情况下,三相线性负载平衡时,中性线的电流为零。
当存在非线性负载时,某些高次谐波即奇次谐波会在中性线里叠加起来。
如由三次谐波序列构成的负载电流越来越多时,更多的未被抵消的电流将会在中性线中流动。
在这种情况下,中性线的过电流还会在中性线和接地线间产生高于正常的电压迭落。
谐波、谐振的危害及防治措施

谐波、谐振的危害及防治措施前言随着电气自动化的迅速发展,工业生产中对电能质量的要求更高,但由于电能的复杂性和不稳定性,电力企业和电力用户都会面临许多问题。
其中一个关键问题就是谐波和谐振的危害,它们会对电力系统带来很多问题,同时也会对设备和工作人员的安全产生影响。
因此,谐波和谐振的危害需要引起我们的重视,有必要采取相应的措施进行防治。
谐波的危害谐波是指频率为整数倍基波频率的倍频波,当电网中出现谐波时,会对电力系统造成很多负面影响,主要表现在以下几个方面:1. 降低电网功率因数谐波会对电力系统的功率因数产生影响,使功率因数降低。
功率因数越低,电子设备就越难以正常工作,同时还会导致电能损失和电费增加。
因此,谐波应尽量减小。
2. 损害设备大量谐波会给设备带来很大的损害,造成设备寿命减少,安全储备降低和可靠性下降,这对生产带来很大的风险和影响。
谐波带来的损害主要包括:•电机过热损坏•物理变形•变压器局部过热•电容器和电感器损坏3. 干扰通信系统谐波会引起通信系统(尤其是无线电通信系统)的干扰,影响通信质量。
这种干扰会干扰射频通信的接收机、起伏机、响应器、发射机以及其他电子部件,使通信信号受到严重干扰,从而影响通信过程的稳定性和可靠性。
谐振的危害谐振是指电力系统在特定频率下的共振现象。
虽然谐振一般在正常运行条件下不会出现,但当出现谐振时,会对电力系统造成很大的威胁,主要表现在以下几个方面:1. 破坏电力设备谐振波能量巨大,一旦出现谐振,就会对电力设备造成破坏,严重时甚至会导致设备停产,影响生产。
因此,谐振的出现需要引起注意。
2. 对安全产生威胁谐振波会对人员和设备的安全产生威胁,严重时会导致设备火灾、电击事故等。
电力系统中所有的设备,不仅要承受电压和电流的冲击,还要承受谐振波的冲击,如果谐振波过大,会对设备造成严重威胁。
3. 影响电网稳定性谐振波的存在会破坏电力系统的稳定性,使电网不稳定,从而引起负荷不均衡、跳闸等故障,进一步危及电网的供电能力和稳定性。
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。
谐波造成的电力事故
谐波是一种频率为基波频率整数倍的波形,电力系统中的谐波主要来源于非线性负载,如电力电子设备、电弧炉、轧机等。
谐波的存在会对电力系统的稳定运行造成影响,严重时可能导致电力事故的发生。
谐波对电力系统的危害主要体现在以下几个方面:
1. 电力设备的过热和损坏:谐波会导致电力设备的附加损耗,使得设备温度升高,加速设备老化,甚至导致设备损坏。
2. 保护装置的误动作:谐波会影响电力系统保护装置的正常工作,导致保护装置误动作,从而引发电力事故。
3. 电力系统的稳定性降低:谐波会影响电力系统的稳定运行,导致系统电压、电流波形失真,严重时可能导致系统崩溃。
4. 对通信设备的干扰:谐波会干扰通信设备的正常工作,影响通信质量,甚至导致通信设备损坏。
为了减少谐波对电力系统的影响,需要采取相应
的措施,如限制非线性负载的接入、安装谐波滤波器、采用有源电力滤波器等。
同时,加强电力系统的监测和管理,提高电力系统的抗谐波能力,也是预防谐波引发电力事故的重要手段。
电气火灾的主要防范措施
电气火灾的主要预防措施1、积极推广具有漏电保护功能的断路器的应用要防止电弧性接地短路,应大力推广使用带漏电保护功能的断路器,就一般建筑而言,除线路末端装设30mA的漏电保护器(RCD)外,进线处应装设带漏电保护功能的三相断路器,漏电动作电流可选300mA 或500mA,带0.15-0.3秒延时。
带漏电保护功能的断路器其延时功能可与第二级30mA的RCD配合,实现选择性保护,而且500mA以下电弧能量尚不足以引燃起火,这可以有效地消除由大量电弧接地短路引起的火灾危险。
2、防止高次谐波引起的火灾危险目前谐波对住宅用户的影响比公共建筑小的多,现在只能采取增大线路截面,特别是增大中性线截面的办法,以减小回路阻抗,这降低了回路阻抗上高次谐波电流产生的谐波电压,可相应减少线路的谐波含量。
对于公用建筑来说,防止谐波危害,除了采取减少线路阻抗的措施外,还可以装设有源(或无源)谐波滤波器、谐波抵消器来滤除或抵消谐波分量。
3、改造老旧线路,消除电气火灾隐患对于年代久远的老化线路应使用铜芯电线(电缆)进行更新,彻底消除火灾隐患。
铝接线端和铜端子连接时铝接线端应搪锡,铜线和铝线连接应采用铜铝过渡接头。
新的建筑工程应该严格按照《住宅设计规范》GB50096-1999的要求进行设计,“电气布线的敷设方式应符合安全和消防要求,导体应采用铜线,每套住宅进户线截面不应小于10mm2,分支回路截面不应小于2.5mm2”。
4、经小电阻接地的10KV电网,变电站应进行等电位连接或单独设置接地网为防止经小电阻接地的10KV供电网接地故障时过高的暂态过电压传导到低压用户的设备上,可以将变电所的供电系统保护接地和低压系统的接地网分开设置,并且二者应有一定的距离,使上述暂态过电压无法由原来共用的接地网传导到低压用户去。
另外,也可以大大减小变电所工作接地电阻值,并调整10KV经小电阻接地系统的小电阻阻值,以控制10KV供电系统的接地短路电流在一定范围内,使上述暂态过电压不致达到危险值。
谐波、谐振的危害及防治措施
谐波、谐振的危害及防治措施在电网运行中,不可避免地会产生谐波与谐振,二者既有联系,更有区别,以下就其定义、产生原因、危害及预防措施作以介绍,供参照。
1、定义谐波是一个周期的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍,又称高次谐波。
通俗地说,基波频率是50HZ,那末谐波就是频率为100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ的正弦波。
谐振是交流电路的一种特定工作状况,在由电阻、电感和电容组成的电路中,当电压相量与电流相量同相时,就称这一电路发生了谐振。
谐波在电网中长期存在,而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。
2、产生原因谐波的产生是由于电网中存在着非线性负荷〔谐波源〕,如电力变压器和电抗器、可控硅整流设备、电弧炉、旋转电机、家用电器等,另外,当系统中发生谐振时,也要产生谐波。
谐振的发生是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件,在某些状况下,如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等,在部分电路中形成谐振。
谐波也可产生谐振,由谐波源和系统中的某一设备或某几台设备可能构成某次谐波的谐振电路。
3、危害及防治措施由于谐波的存在,使得电压、电流的波形发生畸变,可导致变压器、旋转电机等电气设备的损耗增大;电容器绝缘老化加快,使用寿命缩短;引起系统内继电保护和自动装置误动或拒动;干扰通讯信号等危害。
当电网中谐波含量超出国家规定,就必须采用措施消除或抑制谐波,电力系统多采纳滤波器装置来消除谐波。
谐振可导致系统一定范围内的过电压和过电流。
谐振过电压不仅危害设备的绝缘,而且产生大的零序电压分量,出现虚假接地和不正确的接地指示,并使小容量的异步电机发生反转。
继续的过电流会引起PT熔件熔断甚至烧毁PT。
在发生谐振时,运行人员应依据电压、电流的异常指示,推断谐振类型及可能产生的原因,并果断采用措施,防止事故扩展。
油田电力系统中高次谐波的产生、危害及治理措施
293随着电子技术的发展,许多非线性负载越来越多地用于电网,特别是大功率逆变器和电弧炉。
产生大量高次谐波,对供配电设备造成不良影响,甚至造成危害,使供电质量不断下降,高次谐波污染是影响供电质量的主要因素。
1 高次谐波的产生随着电子技术的快速发展,越来越多的新型电气设备正在安装,高次谐波的污染也越来越严重。
供电和配电系统受到谐波损坏后,会干扰系统的运行效率;此外,它还会损坏设备甚至危及电力系统的安全运行。
高次谐波的产生主要是由两个主要因素造成的:(1)晶闸管整流器和稳压器的广泛使用,晶闸管在大量家用电器中的普遍使用,以及各种非线性负载的增加导致波形失真。
(2) 设备设计理念的改变。
过去倾向于使用在额定条件下工作或具有较大余量的设计。
现在为了竞争,电气设备倾向于在危急情况下采用设计。
例如一些设计节省材料以操作磁化曲线的深饱和部分,并且这些部分内的操作可导致激发材料波形的严重失真。
2 高次谐波的危害表现在以下几个方面:(1)保护装置发生故障或被拒绝,导致区域停电。
(2)引起电网谐振,可能导致电容器和其他相关设备损坏。
(3)对通信和电子设备造成干扰,导致控制系统故障。
(4)降低电源效率,加大线路损失,使电缆过热,绝缘老化,易造成短路、火灾等隐患。
(5)影响设备的效率和正常运行,产生振动和噪音,缩短设备的使用寿命。
3 高次谐波特征量为了便于谐波的测量和管理,通常需要使用数字来集中描述实际工作中失真波形的某些特征。
因此,定义了一些特征量,如失真率,谐波含量,通信干扰指数(TIF),幅度系数,波形系数等。
其中畸变率和谐波含量应用最广泛。
3.1 畸变率表征波形畸变的程度。
它是衡量电能质量的一个指标。
每个谐波电压的均方根值的有效值和额定电压或其基波电压的有效值被称为电压正弦波形失真率。
缩写率(DφU),即许多国家规定低压电源电压的失真率不应超过5%。
3.2 谐波含量在项目中通常需要电压或电流失真波形中的某种谐波量,以便于监测和采取预防措施。
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高次谐波的危害及预防措施
摘要:随着工业生产自动化的不断提高,半导体器件的问世,发展,特别是大型可控硅及逆变器等非线性负载的逐步增多,而这些非线性负载能把高次谐波电流注入电网。
从而引起电网系统电压和电流波形发生畸变,使电网受到严重污染。
关键词:谐波趋肤效应
随着工业生产自动化的不断提高,半导体器件的问世发展,特别是大型可控硅及逆变器等非线性负载的逐步增多,而这些非线性负载能把高次谐波电流注入电网。
从而引起电网系统电压和电流波形发生畸变,使电网受到严重污染。
高次谐波就是频率为基数倍的一系列波的“总汇”。
工频系统的二次谐波频率为100hz,三次谐波的频率为150hz,依次类推。
电力系统中高次谐波与基波合成的结果是造成电网电压波形畸变的主要因素,高次谐波的畸变次数及振幅值的大小,将决定对电网污染,破坏的程度,及对用电设备的危害大小。
高次谐波最主要来源于:个人计算机,各种硅整流设备、含有二极管(电容式)电源设备、电弧炉设备、中频电源设备、各种变频逆变器、斩波器等装置。
其中对电网污染最重、对用电设备危害最大的当属可控硅中频电源和炼钢用的电弧炉设备。
下面主要讨论高次谐波的危害及预防措施。
一、高次谐波对各种电气设备的危害:
非线性负载产生的谐波电流,能够在电力系统的某些设备上明显的反映出来,常见的有变压器和中性线。
在电动机、发电机和移相
电容器中也有些表现。
由于电压畸变,所含的高频成份将造成发电、输电、变电、配电和用设备过热、损耗增大、系统过电压、失控等。
工频电流在输电导线截面内是均匀分布的,而高频电流则产生严惩的趋肤效应,使导线有效电阻增大。
如300mm2导线,通过工频电流时,靠近中心一半工半面积上的电流密度为平均值的90%,表面一半面积上为100%,这时,电流密度为平均值的90%,表面一半面积上为110%,这时,电流在导体上的总的损耗为内外两部分之和。
ii2ri+i02r0=((0.9/2)i)2.2r+((1.1/2)i)2.2r=1.01i2r
随着频率的升高,趋肤效应也越来越加显著,有效电阻也越大。
300hz时为1.21倍,420hz时为1.35i2r。
由于电流波形畸变,流过导体的电流除基波外,又增加了高次谐波电流分量。
接有大量非线性负载的电网损耗将增大,导体发热更加严重,系统用电设备也将工作不稳定等。
中性线:在三相四线制系统中,中性线将受到接在相电压上的非线性负载的影响。
在正常情况下,三相线性负载平衡时,中性线的电流为零。
当存在非线性负载时,某些高次谐波即奇次谐波会在中性线里叠加起来。
如由三次谐波序列构成的负载电流越来越多时,更多的未被抵消的电流将会在中性线中流动。
在这种情况下,中性线的过电流还会在中性线和接地线间产生高于正常的电压迭落。
旭果中性线电流特别大,甚至超过其导线额定电流的80%,则必须要切除部分次要负载,否则就必须增加中性线的截面积。
电力线路,当谐波电流通过架空线时,可能产生串联谐振,甚至
造成危险的过电压。
电力电缆在谐波电压作用下,其绝缘材料会因所含的少量气体电离并经一毓电气、机械、物理和化学变化而加速老化。
绝缘强度降低,泄漏电流增大,使寿命缩短。
如正常工频电流电压下,寿命为25年,而在含有五次、七次谐波电流电压作用下,寿命仅为9年。
谐波的危害可见一般。
高频大幅度谐波还可能引起局部放电,产生内部击穿情况。
谐波对变压器的危害:当较高频率的电流注入变压器时,将产生趋肤效应和邻近效应,在绕组中引起附加损耗与变压器铁芯有关的铁损亦有增加。
于是变压器将产生相当大的热量。
如果变压器一次侧接线为三角形,二次侧接线为星形,那么非线性负载将使该变压器承受额外过热之害。
由于非线性负载使支路电流含有较多高次谐波电流,而诸奇数谐波电流不但不能抵消,反而会叠加,以谐波电流在中性线中流动。
当该电流返回星形结线的二次绕组时,它被感应到角结线的一次绕组,并形成环流。
这个环流成为产生额外热量的原因,且对谐波电流本身产生的热量起助长作用。
谐波电压还会使变压器激磁电流增大,效率降低,功率因数变坏。
当谐波电压长期存在且较为严重时,将会危及变压器主绝缘。
对电容器的危害:由于电力系统线电压的畸变,电力电容器损耗增加、过热。
电容器是频率的敏感元件。
电力电容器在电力系统中如同一个谐波吸收器,将使电容器严惩过电流。
电容器和电力系统中的感性元件也能形成谐振电路,如果这个谐振回路的频率等于或接近系统中某次谐波分量的频率,就会产生谐振,造成过电压、过
热。
谐波对感应电动机的危害主要是电压谐波畸变会使三相感应电
动机过热,如长期有谐波存在,将对电动机的运行寿命构成严重危胁。
谐波对配电盘的危害的基本征兆是发热,或是由过热造成损坏。
在配电盘里,可能出现的过热点是中性母线及其连接点,它们往往载有过量的中性线电流。
谐波还会使各种表计误差加大,使电讯线路产生干扰。
高次谐波其它危害还有:使半导体器件本身有误触发、丢脉冲等,使电力系统无功功率增加,功率因数下降。
同时对一些电子设备,仪器也将产生程度不同的影响,以至于不能正常使用。
二、高次谐波的防止对策:
综上所述,大量非线性负载的授入,交流工频电流将成为含有高次谐波的畸变电流,它们流经电源和系统中的阻抗时,使供电电压波形发生畸变,这给电网及系统中运行的设备、仪器带来很大的危害,因此,研究抑制消除电力系统中的高次谐波,确保电力系统免遭污染侵害是十分必要的。
消除或抑制谐波的对策可以两方面考虑。
一是从非线性负载本身入手,使它们尽可能减少谐波电流的注入量。
二是设法改变系统中谐波电流的流向,以消除和防止谐波的影响。
通常的做法有:1.在非线性负载回路增设谐波滤波器。
主要适用于可控硅整流装置,中频电源装置及各种电子逆变器等。
滤波器可以对某些谐波产生强烈的吸收作用,以减少谐波电流有含量。
采用单调谐滤波器
可以对5—13次谐波进行滤波,对17次以上的谐波则应采用高通滤波器结线。
2.对非线性负载的供、配电回路要分开独立设置,供电电变压器必须使用y/△接线方式,即一次侧为y接,二次侧为角接。
其它用电设备不宜与非线性负载共用一台供电变压器,如从经济角度考虑,需用一台变压器供电时须对非线性负载产生的谐波电流成份予以防治,以确保其它用电设备的可靠、安全使用。
3.对变压器的保护方法,保护变压器的一个途径是把变压器上的负载量限制在其额定值的某个百分数范围内。
这被称为降低变压器额定容量法。
这是美国计算机和商业设备同业协会提供的方法。
采用这种方法降低额定容量,必须测量变压器二次侧各相的有效值和瞬时尖峰值。
这种方法比繁琐,也不特别试用。
在负载处安装谐波滤波器,不但能消除该变压器的谐波电流,而且可以防止高次谐波串至连接在这个电力系统上的其它易受影响的用电设备。
也可以采用更强的冷却方式,以降低变压器因高次谐波引起的额外的热量。
4.保护感应电动机的方法:感应电动机对供电线路电压谐波畸变率特别敏感。
一般经验证明,电动机供电电压的总谐波的畸变率不应超过5%。
为此,感应电动机应接在一条独立馈线上,其端电压的畸变就会减少。
此外,应该采取减少给非线性负载供电的线路的阻抗的措施,即增大导线截面积。
或在非线性负载处增加谐波滤波器。
谐波问题在没有得到很好的解决之前,只能会越来越严重。
随着我国工业自动化水平不断提高,对电网的供电质量的要求也会越来越高。
在不久的将来,谐波污染,侵害电力系统情况会逐步得到根治。
参考文献:
[1]《现代建筑电气技术资质考试复习问答》中国电力出版社
[2]《电力系统高次谐波》重庆大学出版社
[3]《公用电网谐波的评估和调控》中国电力出版社。