电网的谐波污染和监测

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高频谐波的危害和治理措施

高频谐波的危害和治理措施

高频谐波的危害和治理随着国内外电力电子技术的发展,大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域,如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等,故国内外电网中的谐波污染状况日益严重.美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出,全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元.电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热,使电力电容器组工作不正常,甚至造成热击穿损坏;对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害,严重时会引发设备误动作,造成重大事故;谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械,检测仪表等用电设备也有严重的干扰.因此,必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波.在低压配电网中这些谐波污染问题显得尤为突出,严重影响到各种类大型厂矿的正常生产,如钢铁、煤矿、化工、纺织等企业,以及IT和大规模微电子集成电路企业,造成产品报废,生产线停产,生产设备的寿命骤减甚至损坏.谐波使电网中串、并联设备产生谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率,大量的三次谐波电流流过中线时会使线路过热甚至发生火灾.谐波对计算机和数控设备具有很大危害,可以影响程序运行,破坏数据,使信息丢失,导致控制系统误动作.谐波能够影响各种电气设备的正常运行,对电机、变压器、电容器、电缆等设备造成振动、过热、绝缘老化,严重影响设备的使用寿命甚至直接造成设备损坏.例如大众汽车在生产中所产生的谐波直接影响上海安亭电网,且谐波的干扰使得大众的DeviceNet现场总线自动化生产系统无法正常工作.这些谐波污染问题带来的严重经济损失以及随着电力市场的发展趋势,政府、企业和个人用户对电能质量越来越重视,产生谐波污染的用户需要相应的设备减轻或消除其对周边电力系统的影响,电力运行管理部门也会加强对相关企业的监督管理.目前用户通常采用并联型无源滤波器来抑制谐波,但存在不少缺陷.现在的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿,即电力有源滤波器(APF).与前者相比,有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿,而且补偿特性不受电网阻抗的影响.有源滤波器的应用范围很广,从最常用的钢铁企业及其他有色金属冶炼加工企业,到煤矿,造纸,化工,玻璃,纺织以及电子和大规模集成电路芯片制造企业,以及IT业所需的大量计算机服务器等,都需要有源滤波器保证其生产线的可靠稳定运行.有源滤波器的设计制造在国内外均处于一个较初步阶段.国内外生产和研发该产品的公司很少.目前在国内提供有源滤波器销售服务的只有外资企业,即ABB中国投资有限公司(上海)的低压产品部,芬兰NOKIANCAPACITOR公司,以及法国梅兰日兰电气有限公司在中国所设机构.这几家公司只提供产品的售前咨询、销售安装和售后技术服务,而其技术核心的研发,以及设备元件的生产、装配和测试均在国外完成.并且设备的价位很高,给各用户安全高效的生产运行,以及技术革新,新生产线的引进等设置了较大的资金障碍.目前国内依然停留在理论仿真、样机试验的阶段,还没有可生产工业用有源滤波器的企业,离工业化、产品化还有较大距离.这样就造成了少数的外资公司在有源滤波器系列上处于价格和技术的垄断地位.并且由于国内外电网的不同(结构、电压等级、谐波源、谐波次数等),国外的产品并不能完全适合我国电网的应用实际.但是根据国内经济发展的现状,我国在有源滤波器方面的需求在近些年将有较大的增长.我国首都北京将在2008年举办奥运会,届时,谐波问题是电能质量的主要问题,现阶段北京奥组委已经建立专门的谐波测量站,每周定期向国际奥组委上交谐波状况报告,以保证电能质量.我国最大的国际城市上海将在2010年全年举办世界博览会,场馆对电能质量也提出了更高的要求,上海市也建立了专门的谐波测量站,以保证电能质量.由此可见,谐波问题已成为当前电力系统面临的主要问题.抑制电网谐波的措施消除电网中的谐波对延长电力设备的使用寿命和保证负载的安全经济运行有着非常重要的意义!1.加换流装置的相数或脉动数交直流换流器产生的特征谐波电流次数与其整流电路部分的脉动数有关,当脉动数增多时,产生的谐波次数增高而谐波电流近似地与谐波的次数成反比,因此一系列次数较低成分较大的谐波能够得以消除从而减少谐波源产生的谐波电流!通过改造换流装置或利用相互间有一定移相角的换流变压器可有效减小谐波量! 这种装置的缺点是设备复杂造价提高!2.加装交流滤波装置装设谐波补偿装置的传统方法是采用调谐滤波器-".!目前所采用的调谐滤波装置一般由电力电容器电抗器和电子器适当组合而成,滤波原理是对某谐波频率形成低阻抗通路,相应的谐波电流经无源滤波器短路,从而避免其进入供电系统!调谐滤波器既可补偿谐波,可补偿无功功率,提电压水平,且结构简单,谐波补偿容量大,因此应用比较广泛!该方法的主要缺点是其补偿特性受到电网阻抗和运行状态的影响,容易和系统发生并联谐振,导致谐波被放大,致使滤波器过载甚至烧毁! 此外,它只能补偿固定频率的谐波,补偿效果不甚理想! 工程中实际应用的调谐滤波器,一般由一组或数组单调谐滤波器组成,每组单调谐滤波器调谐于需要滤除的谐波频率或者谐波频率附近,当需要滤除更高频率的谐波电流而其幅值又较小时,可以再加装一组高通滤波器!3.增加系统承受谐波能在规划和设计阶段,考虑将谐波源由较大容量的供电点或由高一级电压的电网供电,可以减小谐波的影响!4.采用有源滤波器等新型抑制谐波的措施谐波抑制的方法还有加装有源电力滤波器有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波) 补偿无功的新型电力电子装置"它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿,有源电力滤波器通过监测补偿对象的电压和电流,经指令电流运算电路计算出补偿电流,该信号经补偿电流发生电路放大得出补偿电流,补偿电流因与负载电流中要补偿的谐波电流大小相等)方向相反而抵消,从而使电网的电流)电压恢复为正弦波形,有源电力滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿"且补偿特性不受电网阻抗的影响,另外"有源滤波器还可以发出基波无功电流,进一步减少负载的无功功率,提高功率因数。

电网谐波污染及其治理措施

电网谐波污染及其治理措施
整 流相数 之 比的 限值 ,减少谐 波 电流的产 生 。
波分 量 较 大 时 ,有 的 继 电 器误 动 或 拒 动 。 如 零 序 电流过 大 ,可 能引 起接 地保 护误 动作 。 ( )引 起 并 联 电容 器 过 载 。 目前 我 国 电 网 大 5 量 采 用 并 联 电容器 进 行 功率 因 数 补偿 。谐 波 的 存 在 常 使 并 联 电容器 与 系统 阻抗 及 负 载 阻抗 产 生 串
( )影 响 继 电保 护 和 自动装 置 正 常运 行 。谐 4 波 对 不 同 的继 电保 护 装 置 有不 同 程 度 的影 响 。 谐
脉 冲 数 ,减 少谐 波 电 流 的产 生 ;在 一 些 大 型谐 波 源 附 近 ,采 用 交 流 滤波 装 置 ,吸 收谐 波 电 流 ;对 于 大 容 量非 线 性 负 载 ,应 装 设 特 殊 类 型 的 电 能计 量 装 置 ,以 准确 计 量 电能 等 ;对 于 整 流 设 备 ,应 控 制 装 置 容量 ,增加 整 流 相 数 ,严 格 控 制 容 量 与
和 暂态谐波 电力系统所 指的谐 波是稳 态工频 倍 数的波 型。电网 暂态变化 诸如涌 流 、各种干 扰或 故障引起 的过压 、欠压则不属谐波范畴 。 引起波形 畸变 的谐波 源是 多种 多样的 ,在 电 力 的牛产 、传输 、转换 和使用 的各个 环节 中都会 产 生谐 波。谐波 主要是 由谐波 电流源 产生 的 ,当 正弦基 波电压施 加于非 线性设 备时 ,设备 吸收 的
发展 ,非线性 负荷急剧 增加 ,其所产 生的谐 波 电
( )家用电器 ; ( )各种 由晶闸管控 制的异 步电 3 4
动机软 起动装嚣、节能综 合控制装罄等 由此 可见 .谐 波的 产生 是由 于负载 的非线性 性 质 ,使它 自身等效 为一 个谐波源 ,向系统反送

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。

电网谐波污染危害及其治理

电网谐波污染危害及其治理

个 是从 源头上 消灭 ,就是 对 电子设备进 行一 定 的
控 制措施 ,一个 是从 路径上 消弱 、滤 除,如在 谐波
源 周 围装 设 电力滤波 器 。另外 ,也可 以通过提 高设
当前 调 谐 型 滤 波 器 最 常 用 的可 能 要 数 L 型 的 c 了 ,因 为 其在 可 以 同 时使 谐 波 和无 功功 率 均 得 到 补偿 。 串联 电抗 的 电抗 率 随着 滤 波 次 数 的改 变 而 不 同 ,偏离 调谐 频率 一 般在 1 %以内 ,滤 波作 用 为 0 主 ,效果 比较理想 ,补 偿作用 为辅 ,较适 用 ,结构 简单 ,成 本 小 。但L 调 谐 型 滤 波器 也 存 在 难 以克 c
理 ,从技术方面 来说 ,主要包 括 以下方面 :
3 1 提 高 系 统容 量 .
提高 系统 容量 能够相 对减 小谐 波对 系统 的影 响 效 果 。但 该 方 法 有 以下 不 足 :不 能 消 除 系 统 中谐 波 ;增加 系统 建设投 资 ;不适用 已建 项 目;新建 配
如 果谐波 频率 比较靠近 网络 谐振 点,很有 可 能导致 击 穿 线 路 。最 后 ,对 电力 电容 器而 言 , 由于 其 本 身对 电力 谐波没 有足够 大 的阻抗 ,会导致 提高流 经
量 、进 而导致 设备产 热过 多及振 动 ,大大减 少其使 用 寿命 ,严 重 时有 发 生 火 灾 的可 能 ;有 时 甚 至会
无 燃料储 存设 备 ,一 旦燃气 管道 发生 管道故 障或燃
参考文献
[ 燃 油燃 气 锅 炉房 设 计 手 册 编写 组 .燃 油燃 气锅 炉房 设 计 1 ] 手册 [ .机械 工业 出版 社 , 9. M] 1 8 9

电网谐波的测量与治理

电网谐波的测量与治理

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解决谐 波问题主要采取 以下几方面 的措施 :
系统谐 波阻抗 、 波潮 流分布和谐波放大现象等。 谐
要准确测量谐波 , 首先 了解谐波 的基本性质。 国际电工委员 会(E 在 60 IC) 10标准 中规定 , 把谐 波按其波动快慢 和性质分为
四 类 : 稳 态 ( 变化 ) 波 、 动 谐 波 、 速 变 化 谐 波 、 准 慢 谐 波 快 间谐 波 及
响;
在电力的生 产 、 传输 、 转换和使用的各个环节中都会产生谐
在发电环节 , 当发 电机三相绕组 完全对称 , 铁心也完全均匀

致时不会产生谐波 , 但实 际中受工艺 、 技术等 因素制约 , 发电
机总会产生少量的谐 波。对发 电机 的结构和接线采取一定措施 后, 可以认为发 电机供给的是具有基 波频 率的正弦波形 的电压 。 在其它几个环节中 ,谐波 的产生 主要是来 自下列具有非线
( ) 五 对继 电保护和 自动控 制装 置产 生干扰 和造成误动或拒
动;
( ) 六 使计量仪表 , 特别是感应式 电能表产生计量误差 ; ( ) 波通过静 电感应 、 七 谐 电磁感 应及传导等 多种 方式影响
通信 系统 的正常运行 。
性特性的 电气设备。
) 具有铁磁饱 和特性 的铁芯设备 , : 如 变压器 、 电抗器等 。
减短 。


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 各式各样 的家用 电器中( 如计算
谐波测量 对抑制治理谐波有着下列重要的指导作用 :检定
实际网络谐波 源用 户的谐波水平是否符合标准的规定 ;了解 和 机、 电视机 、 录像机 、 微波炉 、 电磁炉等 )以上这些 非线性 电气设 掌握各种 电力设备投运前 、 。 后相关 系统 的谐波水平及其变化 、 检

电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制

电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制

电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制谐波是指电路中频率为基波频率整数倍的幅度较小但频率较高的波动。

在电气化铁路供电系统中,谐波的产生会对电网造成一定的影响,不仅会导致设备工作不稳定,还可能损坏设备,影响供电质量。

因此,对电气化铁路供电系统中的谐波进行分析与抑制是非常重要的。

首先,谐波产生的原因主要有电动机、整流器、变压器等非线性负荷设备的工作方式引起的。

这些设备在工作时,会引入谐波电流,造成电网谐波污染。

而这些谐波电流会经由供电系统传递到其他设备,引起更严重的谐波问题。

因此,对谐波的产生机理进行深入分析是解决问题的关键。

为了对电气化铁路供电系统中的谐波进行准确分析,我们需要采用适当的谐波分析方法。

其中,最常用且有效的是频谱分析法。

通过对供电系统电流和电压进行频谱分析,可以得到不同频率的谐波成分和其幅度大小。

根据分析结果,可以判断出谐波的主要来源,为进一步的抑制提供指导。

在谐波抑制的过程中,我们首先需要考虑的是使用合适的滤波器。

滤波器可以将谐波电流或电压与基波分离,从而减少谐波对电网的影响。

根据谐波频率的不同,可以选择合适的滤波器类型,如谐波滤波器、无源滤波器等。

此外,还可以在系统中增加平滑电容器,来降低谐波电流的幅度。

通过合理选择和布置滤波器,可以有效地抑制谐波,提高供电系统的稳定性。

除了滤波器外,我们还可以通过优化系统设计来进一步抑制谐波。

例如,可以合理选择电气设备,并对设备进行合理的匹配。

对于电动机设备,可以选择带有谐波抑制的电机,减少谐波的产生。

此外,还可以改善供电系统的接地方式,提高系统的接地质量,从而减少谐波的传播。

当然,在进行谐波抑制时,我们还需要注意采取有效的监测与测试措施。

通过定期的谐波监测,可以了解系统中谐波的变化情况,及时发现和解决问题。

在进行谐波测试时,应选择合适的测试仪器,并且保证测试方法的准确性和可靠性。

通过有效的监测和测试,可以及时发现并解决谐波问题,从根本上提高供电系统的稳定性和可靠性。

谐波的危害与治理

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。

谐波治理方案7篇

谐波治理方案7篇

谐波治理方案7篇(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。

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电网的谐波污染和监测摘要:随着社会经济、技术的发展,电能质量也日益受到也来越多的关注。

技术的发展恶化了电能质量,同时也对电能质量提出了更高的要求。

谐波是电能质量重要的技术指标之一,因此关注“谐波污染”是提高点能质量的重要方面。

本文从谐波着手,阐述了谐波对电网本身及电网用户的危害;提出了对谐波的长期的监测是对谐波治理行之有效的必要手段,也从技术管理层面分析了如何有效治理谐波,提高电能质量。

关键词:谐波污染谐波监测良好的电能质量是保证电力设施和用电设备安全、可靠、高效运行的基础。

随着生产和技术的发展,用电负荷日益增长,电力系统规模的不断扩大,以及系统中线性负荷不断增加,电力系统受到的“谐波污染”也越来越严重,加上电力系统可能出现的内外故障,这就大大恶化了系统的电能质量。

由于节能和环保要求的不断提高,与此密切相关的电能质量问题日益受到更多的关注。

对电能质量实施有效控制,已逐渐成为提高设备运行质量和节能降耗的重要方面。

一、电能质量及谐波的概念一个理想的电力系统应以恒定的频率(50Hz或60Hz)和正弦的波形,按规定的电压水平对用户供电。

在三相交流电力系统中,各相的电压和电流应处于幅值大小相等、相位互差120°的对称状态。

因此,在输配电系统中常用频率、有效值、波形质量和三相电压的对称度来描述其运行状态的优劣。

由于系统运行状态的变化、电网规划的不恰当、电力负荷本身存在的各种问题以及其他不可预见的电力系统故障等原因,理想状态在实际运行当中并不存在,因此就提出了电能质量的概念。

谐波问题一直是主要的电能质量问题。

治理好谐波,不仅能降低电能损耗,而且能延长设备使用寿命.改善电磁环境,提高产品的品质。

谐波定义为:谐波是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。

由于谐波的频率是基波频率的整数倍,也常称它为高次谐波。

导致波形失真的原因是非线性负荷的存在。

谐波失真水平可以用每个单一谐波成分的幅值和相位描述,也可以用某一个特定的参数,如谐波失真度来描述。

谐波失真度或畸变率(THD)是评价电力系统中谐波含量的主要指标,它定义为各次谐波分量总有效值与基波分量有效值之比。

电力系统本身包含的能产生谐波电流的非线性元件主要是变压器的空载电流,交、直流换流站的晶闸管控制元件,晶闸管控制的电容器、电抗器组等。

但电力系统谐波更主要的来源是各种非线性负荷用户,如各种整流设备、调节设备、电弧炉、轧钢机以及电气拖动设备。

各种低压电气设备和家用电器所产生的谐波电流也能从低压侧馈入高压侧。

对于这些设备,即使供给它理想的正弦波电压,它的电流也是非正弦的,即有谐波电流存在。

其谐波含量取决于它本身的特性和工况,基本上与电力系统参数无关,因而可看作谐波恒流源。

这些用电设备产生的谐波电流注入电力系统,使系统各处电压含有谐波分量。

变压器的激磁回路也是非线性电路,也会产生谐波电流。

荧光灯和家用电器单个容量不大,但数量很多且散布于各处,电力部门又难以管理。

二、谐波的危害谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率。

大量三次谐波流过中线会使线路过热,严重的甚至可能引发火灾。

谐波会影响电气设备的正常工作,使电机产生机械振动和噪声等故障,变压器局部严重过热,电容器、电缆等设备过热,绝缘部分老化、变质,设备寿命缩减,直至最终损坏。

谐波会引起电网谐振,可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍,会对系统构成重大威胁,特别是对电容器和与之串联的电抗器,电网谐振常会使之烧毁。

导致继电保护和自动装置误动作,造成不必要的供电中断和损失。

谐波会使电气测量仪表计量不准确,产生计量误差,给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。

谐波会对设备附近的通信系统产生干扰,轻则产生噪声,降低通信质量;重则导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。

短时停电、电压骤升或骤降会影响许多特殊行业的生产过程,降低生产工效和产品质量,也将造成直接的经济损失。

三、谐波对计量的影响感应式电能表只在工频附近很窄的频率范围且电压、电流为正弦波条件下才能保证最佳的工作性能。

大量的研究结果表明,当系统中电压、电流波形因各种原因偏离正弦有畸变时,感应式电能表的测量准确度将下降。

这主要是因为在负载上当基波电压、电流不变而含有谐波时,电能表电压线圈阻抗和转盘阻抗都会变化,导致电压工作磁通和对应的电流磁通变化,从而影响电能表的计量精度。

相对于感应式电能表而言,电子式电能表由于频带较宽,对基波电能和谐波电能都能较准确计量,但值得注意的是它把谐波功率和基波功率同等对待,这样计量误差会增大。

四、谐波的在线监测清楚了谐波的危害,采取必要的治理措施是当务之急。

但是,在制订治理方案之前,势必要对电网中存在的谐波情况有一个比较准确的了解。

通过技术和管理上完善的手段,可以有效地监测谐波污染并及时治理。

4.1谐波监测主要方面(1)谐波情况的普查。

测量电网中的谐波电压、电流和谐波潮流及其方向,以查明谐波源,为采取措施、控制电网谐波含量提供依据。

(2)谐波监测点的设置。

在电网中谐波源或其他谐波畸变严重的连接点上设置谐波警报器或谐波电流、电压表,监视该点谐波变化情况,以便及时采取限制措施。

(3)新的谐波源负荷接入电网时的检测。

在谐波源负荷接人电网前后,均应进行谐波测量,以便为研究谐波源接入电网需要采取的措施提供依据。

检查谐波源接入电网后其谐波含量是否超过允许值。

(4)谐波事故分析。

在电网或电气设备出现异常或故障时,要进行谐波检测分析,如属谐波(特别要注意谐振和放大)造成的故障,则应采取措施,予以消除。

4.2谐波监测手段--Fluke1760三相电能质量分析仪目前,国内外有多款的电能质量分析仪,相关监测和测试设备也是种类繁多;但是各测试产品质量良莠不齐,有些设备实际上不能准确地反映电能质的实际问题。

从《电能质量——公用电网谐波》(GB/T14549-93)的标准来看,只有具备电能质量统计和分析功能的电能质量分析仪,才是真正满足需求,真正符合“电能质量国家标准”的电能质量分析仪。

在这里我们选用的是Fluke1760三相电能质量分析仪,其技术特点是:完全满足IEC61000-4-30A级标准,GPS时间同步,非常灵活、完全可配置参数的限值和电压电流变比,可自定义算法和测量选项,不间断电源,10MHz、6000Vpk波形捕获能力,2GB 数据存储空间,即插即用,坚固的现场应用设计,电隔离和直流耦合。

同时配合其分析软件,Fluke1760能完全胜任当前的谐波检测,并给出分析结果,实现报表打印。

Fluke1760的优越性在于:(1)详尽的扰动分析:能进行高速瞬变分析,揭示设备故障的根源,以便进行事后补救和预测性维护。

快速瞬变选件具有6000V的测量量程,可以捕获非常短的脉冲,例如雷击等。

(2)满足A级标准:在用户引入线处检查输入电源的电能质量。

具备A级符合性的Fluke1760能够提供毋庸置疑的依据。

(3)将多个地点的事件相关联:利用GPS时间同步功能,用户可以快速检测到是哪里首先发生了故障,是设施外部还是设施内部。

(4)同时测量独立的电力系统:仪器具有电气隔离和直流耦合的电压输入,可对不同处的电力系统进行完整的测量。

例如,Fluke1760在诊断UPS系统的故障时,可同时记录电池电压和功率输出。

(5)电能质量和电力载荷研究:在安装之前,通过评估电能质量来确认与关键系统的兼容性,以及在增加载荷之前检验电气系统的容量。

4.3谐波监测效果通过Fluke1760及其分析软件PQ Analyze可以获得实时的谐波监测信息,如图1所示;能及时发现谐波污染。

同时通过Fluke1760的分析软件能给出详尽的分析资料,为谐波的治理提供了有力的依据。

图2为某用户B相电流谐波的实测数据,在对此用户的长期监测中,通过Fluke1760获取其24小时内的谐波数据,直接分析出其谐波含量,通过与标准比较可以直接知道其五次谐波超出规定值。

十分直观准确的知道次用户是否为谐波用户。

五、解决谐波的一些手段对电力系统的高次谐波进行综合治理,通常从两个方面入手,一方面针对谐波源本身,另一方面在电网内部采取措施进行抑制,使之在规定范围内。

采取的主要措施有:1)合理装设无源交流滤波器(Filter Compensation,简称FC)这种途径是现阶段最常见、最实用、也是最有效的抑制高次谐波的措施。

无源滤波装置由电力电容器、电抗器和电阻器联结成的交流滤波器组合而成,运行中它和谐波源并联。

除作滤波外,兼作无功补偿。

滤波装置通常包括数组单调谐滤波器和一组高通滤波器。

常用于工程实际的滤波器种类有:各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽频带与三阶宽频带高通滤波器等。

单调谐滤波器的优点是滤波效果好,结构简单;缺点是电能损耗比较大,但随着品质因数的提高而减少,同时又随谐波次数的减少而增加。

高通(宽频带)滤波器,一般用于某次及以上次的谐波抑制,即可以通过参数调整,形成该滤波器回路对某次及以上次谐波形成低阻抗通路。

2)装设有源滤波器(Active Power Filter,缩写为APF)APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、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。

它的主要特点是:滤波特性不受系统阻抗等的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波,即具有高度可控性和快速响应性;APF作为改善供电质量的一项重要技术,在工业发达国家已得到高度重视和日益广泛的应用,但在我国的中压配电网中应用APF还有一定的难度。

3)增加整流器脉动数或改善谐波源特性整流装置是供电系统中的主要谐波源,其在交流侧所产生的高次谐波为P±1次谐波,即整流装置从6脉动谐波次数为n=6k±1,增加到12脉动时,谐波次数n=12k±1(k=1、2、3……),可以消除5、7、17和19次谐波,并且谐波电流的有效值与谐波次数成反比。

可见,增加整流器的相数,可以有效地消除低次谐波。

4)改善供电环境,合理选择电压等级如设法加大系统的短路容量,提高谐波源负荷的供电电压等级。

由专门线路为谐波源负荷供电等措施。

虽然改善供电环境是在设计阶段完成的,但这点很重要,因为这样做,既可以完善接线形式,减少不必要开支,同时为优化设计,给谐波治理带来许多便利,为今后的发展打下好的基础。

六、结束语随着电力电子与信息技术在社会各个领域的渗透应用,一些新型电力负荷对电能质量的要求不断提高,电能质量已成为电力企业和用户共同关心的课题。

谐波污染的治理不光要从技术方面解决,同时需要有效的管理手段;如设置谐波计量装置,对谐波进行计量,从管理上有效提高电能质量。

参考文献[1] 程浩忠. 电能质量讲座第四讲谐波的产生和危害[J]. 现代建筑电气篇,2007,8 :54-58.[2] 褚大华. 谐波与电能计量[J]. 北京:电测与仪表,2007,44(8):5-10.[3] 包强. 抑制谐波污染提高电能质量[J]. 咸宁学院学报,2007,27(3):45-46. 感谢您的阅读!。

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