電力諧波對電力網(包括用戶)危害是十分嚴重的,它是一種電力污染,一種人們看不見、嗅不到、摸不著的污染。所以往往不被人們注意。對于電力系統,諧波是個很要命的問題!
什么是諧波?
諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數倍的電量,一般是指對周期性的非正弦電量進行傅立葉級數分解,除了基波頻率的電量,其余大于基波頻率的電流的電量,稱為諧波。
諧波次數是諧波頻率與基波頻率的比值。
諧波的危害的產生主要表現在
當電網中的電壓或電流波形非理想的正弦波時,即說明其中含有頻率高于50HZ的電壓或電流成分,我們將頻率高于50HZ的電流或電壓成分稱之為諧波。
當諧波頻率為工頻頻率的整數倍時,我們將其稱之為整數次諧波,這類諧波通常用次數來表示。例如:將頻率為工頻頻率5倍(250HZ)的諧波稱之為5次諧波,將頻率為工頻頻率7倍(350HZ)的諧波稱之為7次諧波,依此類推。
當諧波頻率不是工頻頻率的整數倍時,我們將其稱之為分數諧波。這類諧波通常直接使用諧波頻率來表示。例如:頻率為1627HZ的諧波。
諧波產生的原因多種多樣,比較常見的有兩類:
類是由于非線性負荷而產生諧波,例如可控硅整流器、開關電源等,這一類負荷產生的諧波頻率均為工頻頻率的整數倍。例如三相六脈波整流器所產生的主要是5次和7次諧波,而三相12脈波整流器所產生的主要是11次和13次諧波。
**類是由于逆變負荷而產生諧波,例如中頻爐、變頻器,這一類負荷不僅產生整數次諧波,還產生頻率為逆變頻率2倍的分數諧波。
例如:使用三相六脈波整流器而工作頻率為820HZ的中頻爐則不僅產生5次和7次諧波,還產生頻率為1640HZ的分數諧波。
諧波在電網誕生的同時就是存在的,因為發電機和變壓器都會產生少量的諧波。但是由于產生大量諧波的用電設備不斷增加,并且電網中大量使用的并聯電容器所造成的諧波放大,使得諧波的影響越來越嚴重,從而逐漸引起人們的重視。
當電網中的諧波電流較大,以至于電壓波形也產生畸變時,我們將其稱之為電網被污染。電網的污染程度用電壓波形畸變率來表示,簡稱THDU。按照國家標準GB/T14549-93《電能質量公用電網諧波》的規定:10KV電網的THDU應小于4%,400V電網的THDU應小于5%。
諧波與無功電流不同。無功電流只影響電網的電壓,并增加供電系統的銅損,通常不會影響用戶,也不會影響計量精度。而諧波的影響可以用“無孔不入”來形容。在電網被污染的情況下,所有電網中的設備與負荷均會受到影響。諧波與無功還有一點不同:無功電流在沒有補償的情況下會一直傳送到發電機,而諧波電流通常全部被電網中的設備與負荷吸收掉。
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諧波的來源
目前用電設備紛繁復雜,負載的非線性越發普遍,造成了惡劣的諧波環境,對保證電力系統和設備的安全正常運行造成了極大的威脅。
其中如空調、水泵、風機、電梯、機房網絡設備、辦公設備、UPS、燈光調控系統、消防系統、監控系統和其他電力電子設備。
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諧波的危害有哪些?
諧波造成的危害大致列舉如下
①。由于諧波的頻率較高,使導線的集膚效應加重,因此銅損急劇增加。同時變壓器鐵心由于不能適應急劇變化的磁通而導致鐵損急劇增加。
②諧波會影響表計的計量精度。從原理上進行分析:諧波源將其吸收的一部分電網電能轉變為諧波發送到電網中去,因此電能表會將諧波能量當作發電來進行計算,從而導致計量誤差。對于機械式電能表還會由于高頻率諧波所產生的高頻渦流阻力而變慢。因為在高次諧波嚴重的情況下(例如中頻爐)會嚴重影響電能表的計量精度,導致莫名其妙的丟電現象。
③精密電子設備(包括電子式電能表)會被嚴重干擾,導致不能正常工作,甚至燒毀。
④所有接于電網中的設備的損耗都會增加,溫升增加。含有電容器的設備受影響*為嚴重,甚至可能導致設備損壞以及電容器爆炸等事故。
⑤電機類負荷由于諧波的逆序作用而導致輸出扭矩下降。
⑥繼電保護機構可能會由于諧波而產生誤動或拒動故障。
當電網的諧波污染程度小于國家標準的規定時,通常不會對系統造成影響。隨著污染程度的增加,諧波的影響就逐漸顯現出來。在諧波嚴重超標的情況下,如果不進行諧波治理,往往會產生很嚴重的后果。諧波源的特性非常復雜,因為諧波的產生不僅僅取決于產生諧波的負荷本身,還與電網的短路容量、電網的組成形勢以及電網中的其他負荷的性質有關。因此濾波器無法做成定型產品,必須通過對諧波源現場情況的測試,然后根據現場測試結果進行專門設計。
治理諧波有哪些效益?
直接效益:1.保護電容器不受干擾,2,降低損耗, 3.減低線路、母牌的發熱;4.保護用電設備
間接效益:提升系統電能質量,降低配電系統的容量負擔,保護用電設備安全穩定的運行。
社會效益:從每一個低壓諧波源的源頭消除了諧波,防止諧波電流流入上一級電網,為共建完美電能質量的電網出一份力
諧波遵循的標準?
國家標準:最早1993年頒布的《GB-T14549-1993 電能質量公用電網諧波》,于2011年又相繼出了機械行業和通信行業標準:《 JB11067-2011T 低壓有源電力濾波裝置》和《 YDT_2323-2011_通信用低壓并聯型有源電力濾波器》
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如何治理諧波?
沃思智能針對諧波問題,研制出了有源電力濾波器APF。APF模塊化設計有機架式、壁掛式等機型。采用現代電力電子技術,智能化控制,快速動態補償任意次數的諧波;同時具有諧波補償、無功補償、不平衡補償功能。
通過APF 2-50次諧波補償后的THDi<5% ,cosφ0.99級補償效果。
APF產品介紹
產品原理:
電力有源濾波器通過外部電流互感器CT實時檢測負載電流,并通過內部DSP計算,提取出負載電流的諧波成分,然后通過PWM信號發送給內部IGBT控制逆變器產生一個和負載諧波大小相等、方向相反的電流注入到電網中補償諧波電流,實現濾波功能。
產品應用:
1.標準380V 機型容量涵蓋5-300A,300A機型除外,其他容量均有220V等級機型;
2.不同容量機型可自由并機,滿足不同容量組合需求;
3.超寬電壓,頻率適用范圍,可穩定工作于波動電氣環境或特殊區域。
產品特點:
1. 核心元器件IGBT、DSP等均采用國際一線品牌;
2. 行業獨有的智能傅里葉算法;
3.各次諧波補償率可調可選