谐波测试及治理论文

谐波测试及治理论文（精选8篇）

谐波测试及治理论文 篇1

2006年初在不断推进“一强三优”的步伐的同时,针对电力系统中谐波的危害等问题,进行了实地研究、探索。针对电机厂三次谐波电流超出国标限值。有部分企业电源进线的电压波动和闪变超出国家标准允许范围值,五次谐波电流超出国标限值等企业的谐波的危害。根据现状调查的结果采取在用户端加装谐波补偿装置。从先期测试的谐波干扰率由原来的百分之四十,降低到百分之十五。大大的降低了供电事故率,保证了计量仪表因谐波干扰造成的电量流失。高压损失率同比成下降趋势。供电质量同比上升二个百分点。

电力系统中谐波的危害主要体现有以下8个方面:

1、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。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。从而降低电网电压,浪费电网的容量,影响电网供电质量。

2、对电力设备的危害

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,使电容器损耗功率增加。电容器投入在电压已经畸变的电网中时,还可能使电网的谐波加剧,即产生谐波扩大现象。使电容器鼓肚、击穿或爆炸等,从而加大电力设备损坏,减少用电设备寿命。

3、对电力变压器的危害

谐波使变压器的铜耗增大,铁耗增大,这主要表现在铁心中的磁滞损耗增加,谐波使电压的波形变得越差,则磁滞损耗越大。谐波还导致变压器噪声增大,随着谐波次数的增加,振动频率在1KHZ左右的成分使混杂噪声增加,从而对变压器造成损害。

4、对电力电缆的危害

由于谐波次数高频率上升,再加之电缆导体截面积越大集肤效应越明显,从而导致导体的交流电阻增大,使得电缆的允许通过电流值减小,不仅对电缆造成损害,而且电量在线路传输过程中损耗过高。

5、对低压开关设备的危害

对于配电用断路器来、电子型的断路器说,全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热,且谐波次数越高影响越大,使得额定电流降低与脱扣电流降低,谐波也要使其额定电流降低,三种配电断路器都可能因谐波产生误动作,从而对低压开关设备造成危害。

6、对弱电系统设备的干扰

对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备,电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中,产生干扰,而干扰弱电系统,影响弱电设备正常工作。

7、影响电力测量的准确性

目前采用的电力测量仪表中有磁电型和感应型,它们受谐波的影响较大。特别是电能表(多采用感应型),当谐波较大时将产生计量混乱,测量不准确。

8、谐波对人体有影响

其频率如果与谐波频率相接近,电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场,从而会对人体造成危害。

从走访企业调查发现部分生产企业其用电设备中,装有晶闸管整流设备。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,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百分之三十;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。经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近百分之四十,这是最大的谐波源。设备端的电弧炉、电石炉,由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2、7次的谐波,平均可达基波的百分之八、百分之二十,最大可达百分之四十五。

通过现状调查和数据分析,电网谐波来自于2个方面:一是输配电系统产生谐波;二是用电设备产生的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。

随着工业和节能技术的发展,非线性负荷日益增多,供电系统中波形偏离正弦的畸变程度日趋严重,对电力系统和用电设备将产生重大影响和危害。所以加强对谐波治理,加装滤波器。将对全局提高供电质量、进一步提高电力测量的准确性、减少电力变压器和电力设备的危害等方面将是非常有益的。

治理谐波干扰提高供电质量是供电企业不可忽视的工作,谐波不仅严重影响电力系统的合理经济运行,同时对目前采用的电力测量仪表中有磁电型和感应型,它们受谐波的影响较大。特别是电能表(多采用感应型),当谐波较大时将产生计量混乱,测量不准确等问题。使线损增量变大,直接影响供电企业的经济效益。

根据《供电营业规则》第五十五条规定,电网公共连接点电压正弦波畸变率和用户注入电网的谐波电流不得超过国家标准(GB/T14549-93)的规定,和黑龙江电力网电能质量技术监督管理规定第1.5条规定:因电力网或用户负荷原因引起的电能质量不符合国家标准时,按“谁干扰,谁治理”的原则,有指导性的进行了改造。

对有产生谐波源的用户可根据国家规定进行改造,加装谐波动态补偿装置。解决无功、谐波和各相负荷不对称问题,可以满足谐波超标、三相严重不平衡且动态变化的负载(如电弧炉)的等问题场合。采用该装置由无功和谐波补偿网络、有源滤波器、检控与保护系统等部分组成。无功和谐波补偿网络由电抗器、电容器及功率电子开关组成,按容量等级分组投切,用以补偿大部分的无功和低次谐波电流,同时保证电源电流三相大体平衡。有源滤波器一方面用以补偿剩余的无功及高次谐波电流,另一方面用以完成无源网络的级间过渡区域的补偿,实现装置在大容量范围内的无级动态补偿。这种有源与无源配合的方案,可以最大限度地提高补偿容量;补偿容量具有较大的扩展范围。

为防止谐波问题的再发生,供电企业首先,考虑到输配电系统中电力变压器能产生谐波,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。所以对电力变压器要进行技术改进。能够调整铁心的饱和程度,使的变压器工作点偏离线性偏移度减少,其中3次谐波电流达到额定电流的百分之零点五。其次,在用电设备中,下面一些设备都能产生谐波晶闸管整流设备。在铝电解槽、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。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,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,所以由整流装置产生的谐波占的比例是最大的谐波源,当谐波较大时将产生计量混乱,测量不准确等问题。使线路损耗增量变大,直接影响我们的经济效益。所以我们采取对产生谐波源的用电设备加装谐波补偿装置。

遗留问题:为了更好使供电企业服务于广大用电客户,提高供电企业供电质量。谐波治理只有“逗号”而永远没有“句号”,在谐波治理技术上还存在缺陷。只是在初次对用电设备端的测试结果欲与改造治理,但进一步降低谐波对电网的干扰,提高供电质量还存在理论知识不成熟的地方,所以需要我们不断的进行探索、查找不足,通过学习堵塞漏洞并加以改进。总之严格实行本方法,可使我们的供电质量得到进一步的提高,完善线路供电质量,彻实降线路损耗,真正做到“多供少损”从而在整体上提高供电企业的经济效益,具有实际意义。

谐波测试及治理论文 篇2

1谐波产生的原因和危害

1.1谐波产生的原因

非线性负载量过大是广播电视工程中谐波产生的主要原因。电流在传输过程中超过了负载，不能满足使用需求，形成了电磁干扰。谐波震荡在电流的形成阶段出现，随着电机结构和线路进入用电设备中，从而产生影响。针对发电过程中产生的谐波并没有较好地处理方法，当前的处理方法通常都是针对运行阶段来设计的，因此，虽然能够进一步的减少谐波，但是并不能从根本上解决谐波问题。除此以外，谐波的产生方式还有很多种，比如电路开关电源、设备内部的铁芯电力装置之中，例如，交流弧式的焊机、炼钢过程中使用的电炉设备等。

1.2谐波的危害

谐波问题早已引起了界内外众多人士的重视，这主要是由于其往往会增加电气设备的热能损耗量，使得功率快速降低、设施设备快速老化，并且在耗能量上升的同时，容易造成烧坏、爆炸事件，从而加大安全事故的发生率，这些都是谐波带来的危害。因为各种电力电子装置被广泛应用，越来越多的人开始重视和关注谐波的危害。另外，谐波的产生还会降低设备的功率，在广电工程中电气设备会得到频繁使用，而传播信号的稳定性会受到设备工作效率的直接影响，一旦有谐波振动出现在系统中，并且没有及时进行解决的话，会严重影响电设备导通功率.解决此问题的主要方法就是采用功率补偿，但是需要注意的是在之前要详细测量干扰设备运行的电流参数，通过分析后确定最终功率补偿参数。

2无功补偿装置分析

2.1无功补偿装置的重要作用

无功补偿装置的`作用表现在以下几个方面。首先，根据实际需求的不同无功补偿装置可以将负载功率与供电系统的因数进行提高，使设备的容量得到缩小，进而使功率的耗损量得到最大化的降低。其次，无功补偿装置可以增强供电的质量，例如，在较长距离的电流线路当中，选择合适的位置，并将动态的无功补偿装置放置于此，输电系统的稳定性就能够被大幅度地改善，从而提高了输电系统的输电能力。最后，无偿补功能够让有功和无功负载相对平衡。所以说，为了进一步满足广播电视工程的用电需求，就必须有效应用无偿补功装置。

2.2无功补偿装置存在的问题分析

众所周知，采用电容补偿的方式来增强功率因数是现在广播电视工程的主要方式，以此保证使用功率因数能够满足电网的需求，但是这也导致了谐波严重超标问题的产生。我们应当意识到在这个时候电容补偿也会出现缺陷，比如，当进行电容补偿而产生谐波电流时，通常会迅速增加电容器的电流有效值。另外，受到谐波电压的影响，电容器的电压最高值也会进一步加大，进而损坏电容器。除了上述内容以外，无功补偿装置还会导致电容器和装置系统之间有谐振出现，从而使谐波的发生率大大增加。此类情况不但会损坏电容器，还会对其他的设施设备造成严重影响，甚至会造成该系统的崩溃。

2.3无功补偿装置

安装滤波器能有效治理谐波问题，对平衡无功补偿和谐波治理有重要意义，其通常是根据谐波源的参数和安装点的特性和用户的要求来专门设计的。SVC（静止无功补偿装置）是一种可以综合治理电压波动、谐波、闪变和电压不平衡的重要设备。APF（有源电力滤波器），是一种新型的动态治理谐波和无功补偿的电力电子设备，可以对频率和幅值都发生变化的无功电流和谐波进行补偿，目前主要应用在低压配电系统上。

3无功补偿治理方案

3.1补偿方案

无功补偿分为分散补偿、集中补偿以及就地补偿三种类型：。①集中补偿一般运用于变电站与配电站的工作活动中，但是其关键在于补偿线路和变电站、配电站两者的无功需要、稳定电压的需要以及完善分散补偿、就地补偿之后所剩下的无功。一般情况下，在广播电视工程的系统中无功功率是总装机容量的30%，无功补偿与工程大小成正比。②分散补偿往往运用于配电站以及配电室之中，其主要是针对用电网络面积较小的用电网络展开无功补偿，且补偿量往往依据具体情况而决定。③就地补偿主要针对大容量的负载进行，在负载的附近进行相关配置，该种方式可以尽可能地节约电力能源的损耗。通过对无功补偿进行研究，可以发现以上三种补偿方式的配合使用，可以将无功补偿用到一个非常合理的度。

3.2滤波装置

一要考虑到无功补偿，二要考虑到治理谐波的问题，三要符合广播电视工程的用电需求，平衡无功补偿和谐波问题就成了解决问题最大的关键，也是大部分维修工程师的长期工作目的和科研目标。当前情况下，安装滤波器是最主要的谐波治理方案，不但能够对谐波进行滤除，还能够与无功补偿结合在一起。

3.2.1无源滤波器

作为滤波电路之一，无源滤波器主要由三大部分组成，分别是电容设备、电阻设备以及电感器。为了能够达到滤除一次或多次谐波的目的，可以将电感器和电容电阻结合。将滤波器的电感和电容设备进行串联，理论上会得到较为优秀的过滤效果。另外，针对无源滤波器在工作过程中往往会因为突然停电而无法进行正常工作的情况，我们会在电力系统的电源开关中放置UPS，可以有效避免这种事故的出现。通常来说，广播电视工程往往会使用部分变频器、计算机以及整流开关等设备来实现日常工作，但是这却极易造成大量谐波的出现，大大降低了电力系统的可靠性与稳定性。所以，无源滤波器的安装方式通常采用并联安装，在每一个重要设备的母线上面都进行安装，通过采用分段治理来对谐波进行有效的控制，该种方法作为一种既便利又节省资源的新型方法值得被更为深入地推广、运用。

3.2.2有源滤波器

有源滤波器是一种电力电子装置，运行过程中，滤波会通过流通的电流而顺利进入到电路的网络之中，能够有效作用到负载产生的谐波，并且能够抵消处理电流。采用有源滤波器虽然能够取得一定的效果，但是电磁波会干扰电源线，所以，为了使低压电力系统可以稳定的运行，可以通过电力电子变流器来控制系统，从而进行跟踪和处理滤波。

4结语

广播电视工程中的谐波会产生较多的危害，而导致谐波产生的原因有很多种。为了更好的解决广播电视工程中的谐波问题，需要工程师们在现有的方法上不断地思考和创新，提高电力系统的稳定性和安全性，减少谐波问题所带来的危害。

参考文献：

谐波测试及治理论文 篇3

东营港口配电所电力来源由所在地110k V变电站10k V两条回路提供, 由变电所到岸边计量柜为10km架空母线, 岸边计量柜用作供电公司计量专用。由岸边计量柜到港口配电所为10km高压电缆。港口配电所电力系统配置分为I、II段10k V母线供电。其中I段母线负载为四台门机设备;其中三台装机容量为650k W, 一台装机容量为750k W;II段母线负载为两台门机设备和一台生活变;其中两台门机装机容量分别为650k W, 一台生活变为SCB10-800型800k VA变压器, 此变压器用于港口上生活照明低压系统供电。每台门机均由港口配电所10k V直接供电。每台门机上配有上述容量的变压器, 将10k V变为0.4k V供给整套门机内设备用电。

2 现场测试情况及数据统计

2.1 测试现场基本情况

因II段母线上的两台门机还未安装完毕, 负载只有一台800k VA生活变;仅对I段母线进行了测试, 测试位置 (电流、电压信号取样) 为I段母线进线柜, 负载运行情况为:启动三台门机, 其中两台门机带载运行, 通过抓斗抓货物进行上下提升作业, 一台因没有抓斗空载运行;通过对现场人员的了解此种运行方式以基本接近此港口正常工作时状态。

2.2 测试相关数据及分析

1) 电压、电流、有功功率、视在功率、功率因数测试数据分析:从检测相关数据可以看出一段母线的电流、有功功率、视在功率、功率因数的幅值和频率都变化非常快, 电流最大值为:26.5A, 最小值为:3.1A;有功功率最大值为:0.472MW, 最小值为:-0.239MW;视在功率最大值为:0.510MW, 最小值为:0.038MW;功率因数最大值为:0.925, 最小值为:-0.578;另外从岸边计量柜计量表观测到功率因数的0.75~0.99之间波动; (由于岸边进线柜取不出电压、电流信号故没有测试出此处的相关数据) 。

另从PT柜观测到一段空载时电压为A相:10.53KV B相:10.52KV C相:10.57KV在带三台门机运行时电压为A相:10.27KV B相:10.27KV C相:10.17KV并没有太大的压降, 电压一直比较稳定, 没有多大波动。

2) 电压、电流波形及谐波测试数据:分析:从检测相关数据可以看出总电压谐波畸变率为:6.7%, 其主要成分为5、7次谐波。5次谐波为:3.2%;5次谐波为3.57%。门机设备上使用的变频器设备比较多, 因此可以看出谐波污染情况比较严重。

3 解决方案分析

通常情况下港口门机供电方式为由一台容量较大的变压器将10k V变为0.4k V, 变压器安装在港口配电所内, 再由低压电缆供电统一向各台门机供电。而东营港口设计为每台门机上都安装有一台变压器, 港口配电所向每台门机送10k V高压, 由各台门机上的变压器降压后向本台门机供电。此种方式因在每台门机变压器选择上都预留有余量, 因每台门机都留有余量, 并且所有门机也不会同时工作, 但每台门机变压器都是要长期供电的, 这样就造成了总的供电裕量很大, 无功消耗也很大。

由于门机工作在不同的工作方式下, 有时需要提升, 有时需要释放, 有时需要旋转移动, 这就造成了负载变化非常频繁, 相应的无功, 有功, 电流, 功率因数有快速的较大的变化, 所以在系统的补偿反应速度上必须满足要求。

门机设备使用的变频器比较多, 产生谐波比较严重, 在做补偿设备时要求进行谐波的重点考虑。尽量能吸收部分谐波, 并避免系统的谐振和自身谐波的放大。

3.1 解决方案

对于本系统的实际工况和配电情况, 在10k V侧作改造是不适用的, 在如此快的负载变化过程中, 比较经济的10k V补偿装置是无法到达的。

此外从岸边计量柜到港口配电所的电力输送为10k M高压电缆完成, 高压电缆充电功率比较大, 对10k V线路已经做了很大的补偿。电网空载电压比较高, 电压比较稳定, 如果在10k V侧做无功补偿将会大大抬高系统电压, 特别是负荷较低的情况下, 对整个系统上所有设备的绝缘是一个破坏, 特别是电缆。 (根据实际现在了解, 系统的保护措施是比较弱的。)

根据实测情况, 系统中门机大多时间在中低功率容量运行。从每个月的实际用电量和此次测试的运行电流最大值 (26.5A) 来看, 门机变压器的装机容量显然有大量剩余, 负载率非常低。变压器所要消耗的无功功率非常之大。为了达到最好解决方案, 建议在每台门机变压器低压侧做无功补偿改造。

3.2 具体方案要求

1) 在门机的低压变压器侧作无功补偿改造, 根据现场情况提出具体的改造方案, 补偿设备要经过特殊设计安装在门机上。

2) 考虑到谐波的因素, 补偿装置必须可以抑制3次以上谐波。

3) 系统使用低压模块式混合型快速去谐补偿装置, 基本的低压变压器的空载无功损耗由一般的投切补偿完成, 负载快速变化部分由快速晶闸管投切完成。

4) 结构方案可以参考选用某品牌的LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置, 完成本项目的改造。

3.3 采用方案设备配置说明

1) 型号说明

2) LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置简介

LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置广泛应用于机械制造, 冶金, 煤矿、石油化工、轻工、建材、铁道、公路交通、军工、造船、建筑等低压供配电系统中, 要求动态无功补偿且同时需要抑制谐波的工况场合。

LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置引用先进核心PFC技术和核心元器件, 并且采用优异的控制系统, 设计成各种具有去谐功能、不同补偿容量的模块单元, 用户可根据电网、工矿定制组合成所需要的去谐补偿容量。

LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置包括:LMFC、LMFC (E) 、LMTSC、LMTSC (M) 系列, LM各系列装置在统一的设计平台上, 采用模块式结构, 规范设计, 设计理念先进, 结构合理。各系列具有统一的控制方案、技术规格, 安装尺寸, 通用性能强。

3) LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置技术特点

装置在统一的设计平台上, 采用补偿支路模块式结构。模块组合拼装, 扩展自如, 可按照用户需要组合出各种补偿容量和投切方案。

各系列去谐补偿模块标准化设计, 易于安装, 通用性强。

在单母线分段接线的配电系统中, 两组补偿装置分别工作在的两段母线上, 两组补偿装置可实现耦合控制。

可记录每个支路投切次数和工作时间。可以显示故障支路, 并且在不影响系统运行下屏蔽故障支路。

实时监测显示进线侧V、I、P、Q、COSΦ及THD-V、THD-I和高达19次电网谐波分量。

装置可以符合各类低压配电柜尺寸, 可与各类型柜体并柜安装。

结构紧凑, 单柜容量较传统的固定式安装增加近一倍。

装置使用安全, 检修方便, 散热合理, 寿命长。

4 取得成效

历经两个月的技术改造, 2013年12月16日东营港口配电所及港口门机等设备上的低压模块式无功功率去谐补偿装置安装完毕。经过1、2月份设备运行和电量电费情况分析, 确定东营港口用电设备功率因数偏低、谐波污染严重情况, 已治理完毕。

有关谐波管理及谐波治理的探讨 篇4

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.Fourie r) 分析原理证实, 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I区分为偶次与奇次性, 第3、5、7次编号的为奇次谐波, 而2、14, 6、8等为偶次谐波, 如基波为50Hz时, 2次谐波为l OOHz, 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。

2 谐波的危害

理想的电网所提供的电压, 应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值, 但当一用户设备产生较大谐波电流时, 对电网是一种污染, 它使本身设备所处的环境恶化, 也对周围的用户和公共电网设备带来危害, 大致有以下几个方面:

2.1 谐波使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 (如电流谐波增加了电动机的铜耗、电压谐波增加了电动机的铁耗等) 。大量的3次谐波流过中性线时会使线理路过热甚至发生火灾。

2.2 谐波影响各种电气设备的正常工作, 谐波对电机的影响除引起附加损耗外, 还会产生机械振动、噪声和过电压, 使变压器局部严重过热。谐波也会引致电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短, 以至损坏。

2.3 谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振从而使谐波放大, 这使上述2.1和2.2危害大大增加, 甚至引起严重事故。

2.4 谐波会导致继电, 保护和自动装置误动作, 并会使电气测量仪表计量不准确。

2.5 干扰计算机系统正常工作, 对电子线路设备造成不稳定工作状态, 严重时以致无法正常工作, 或因设置的参数波动较大, 影响正常使用。

同时, 因系统中谐波电流普遍存在, 谐波电流造成的电气设备故障及受电设备故障与日俱增, 对其潜在的危害, 容易诱发事故, 提高成本代价, 对经济效益造成损失。据权威部门统计, 在我国每年有近数百亿元的损失。种种迹象表明, 谐波已逐渐成为影响电网稳定运行、劣化电能质量的潜在威胁。

3 谐波干扰实例

案例:鹤山某工厂自投产以来, 在供电网正常供电的情况下发生多次设备自动跳闸故障, 造成生产线非计划停运, 给工厂带来重大的经济损失。为此, 技术人员对厂内供电系统进行了故障分析和研究。根据工厂记录, 导致停电事故的电网瞬间电压异常现象, 但相邻的其他工厂同时段并没有出现相同跳闸故障。经过该厂的用电设备进行了统计和分析, 发现该厂主要生产塑胶印刷制品, 属于连续性生产企业, 低压配电网中使用了大量变频调速电机, 可能存在较为严重的谐波污染。

为此, 在厂内低压供电系统设了6个监测点, 包括两台专用变压器的低压出线和四路馈线, 接线图如图1-1:

通过连续的监测, 发现6个监测点的电流波形顶部都出现了较大的畸变如下图:

分析图1-2:电流波形的顶部产生了较大的畸变, 波型呈明显的矩形波, 表明电路中存在较多的非线形负载, 受其影响电流产生的谐波波成份较多, 波形也产生了严重的畸变, 实测中峰值电流为4.55KA, 电压在325V至-337V之间波动。

分析图1-3:#1号变压器出线电流总畸变率达到34.1%, 远超出国家标准的5%。谐波分布主要为3、5、7、9、11次, 可能对设备损造成严重冲击。谐波分量主要为高次谐波, 谐波的产生使用电设备效率下降, 产生能源浪费。

从上述的监测结果分析可知, 其电网公共接入点谐波含量超标, 从波型上看应该是典型的变频调速装置造成的。变频设备虽然会产生容性无功, 可抵偿部分电感性动力设备的无功需求, 但会产生大量的谐和波电流, 同时该厂使用了大量的电子式节能灯具, 此类灯具也会对系统产生大量的谐波污染。各类谐波在某瞬间叠加后可能会产生较明显的浪涌冲击, 由于客户的设备大多数使用PLC (Program m able Logic Control的缩写, 意思是可编程逻辑控制器, ) , 当由于谐波引起的浪涌冲击严重影响了该电子模块的正常运行, 出于设备的自动保护特性, 出现设备停机的现象。

4 谐波的治理现状

4.1 客户谐波污染问题认识不足

我国1993年颁布GB/T14549《电能质量公用电网谐波》规定:注入公共连接点的谐波电流允许值的用户, 必须安装电力谐波滤波器, 以限制注入公用电网的谐波。《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值 (设备每相输入电流≤16安) 》, 要求购置的用电设备, 经过试验证实, 符合该标准限值才允许接入配电系统中。《电业营业规则》第5章第55条也明确规定:电网公共连接点电压正弦波畸变率和用户注入电网的谐波电流不得超过国家标准GB/T14549的规定。用户具有非线性阻抗特性的用电设备接入电网后运行所注入电网的谐波电流和引起公共连接点电压正弦波畸变超过标准时, 用户必须采取措施予以消除。否则, 供电企业可中止对其供电。

但在实际工作中, 由于客户都对此认识不足, 谐波治理工作往往被认为是供电部门的工作, 使客户端的谐波问题一直得不到有效的控制。当供电部门提出要客户端进行数据监测时, 往往很难得到客户的支持和配合。

4.2 缺乏有效的管理机制

尽管国家已经明确规定了, 谐波治理依据“谁污染, 谁治理”的原则。但由于缺乏有效的制约手段, 在实际工作中, 供电部门往往只能对有治理意愿的用户采取措施, 用户处在谐波管理的主导地位, 这使客户端谐波管理显得十分的被动。

同时, 由于谐波治理往往需要投入较大的资金, 这使谐波治理面临着实际运作的困难, 目前电网中大量用户中存在谐波源, 但真正落实措施治理的却屈指可数。

4.3 缺乏有效的技术支持

谐波治理工作是一项专业性极强的工作, 需要有专业力量去完成监测、分析和治理。而事实上, 供电部门, 尤其是基层供电单位, 极度缺乏此类专业人才, 造成谐波治理工作瓶项。

5 加强谐波治理的措施

谐波治理是个系统工程, 谐波问题的解决需要供电部门、用户及设备制造商的协调合作。为了减轻和限制谐波的影响, 可以从管理措施和技术措施方面加强对谐波治理。

5.1 管理措施

5.1.1 加强对谐波管理工作的常态化供电部门必须把谐波管理纳入日常的生产管理中, 通过制定《客户端谐波管理办法》, 明确谐波管理的管理机构、管理方式、管理标准等主要方向, 从制度上强化谐波监督管理。

5.1.2 加强对谐波治理队伍建设由于谐波的产生复杂多样, 专业性、技术性强, 因此, 必须建立专业的谐波治理队伍完成对客户端谐波的监测、分析和治理。对没有条件建设谐波治理专业队伍的, 可以选择与社会上具有较强技术力量专业机构合作, 完成对谐波管理技术支持。

5.1.3 建立设备准入制度变频器、整流器的结构、型号各式各样, 生产厂家亦良莠不齐, 所以有必要建立供电系统的准入制度, 把设计落后的产品、达不到抑谐标准的设备拒于系统外。

5.1.4 建立良好的客户关系用电客户作为谐波治理重要的参与力量, 是谐波治理的基础。大力向用户宣传谐波的危害, 争取用户的支持合作。可通过走访用户、举办电能质量讲座等形式, 提高用户对电力系统的了解及电能质量问题的认识, 建立双赢的供用电关系。

5.2 技术措施

5.2.1 改造整流设备的换流装置对于改造整流设备的换流装置, 采取特殊的接线方式或将相数较少的换流变压器联结成等效的多相形式, 增加换流器相数, 或利用相互间有一定移相角的换流变压器, 有效的消除较大的低次谐波。

5.2.2 动态无功补偿装置 (简称SVC装置) 对于中频炼钢炉、电弧炉、电力机车、卷扬机、轧机等用电负荷不稳定, 变动频率较高的设备, 不仅会产生较强的高次谐波, 而且极易引起电业电压的波动和闪变。甚至造成系统三相严重的不平衡, 严重影响电网的供电质量。采用SVC与谐波源并联, 不仅有效的减少谐波量, 而且具有抑制电压波动、闪变, 增加系统阻尼, 提高系统功率因数, 保证电网质量的功能。

5.2.3 采取技术措施加强电容器管理由于当频率增加时电容性电抗就减少的特性, 电容器对供电电压的谐波分量特别敏感, 即相对较小比例的谐波电压可以引起很大的电流流入电容回路。如果电容器组或电力系统所连接的电抗的自然频率接近与一个特定的谐波, 就会发生局部谐振, 在这种情况下, 增高的电流就会引起电容器的过热, 可以采用以下的方法: (1) 并联谐波滤波器或谐波抑制电抗器; (2) 有源电力滤波器; (3) 混和滤波器。

电力谐波抑制及治理 篇5

1 增加换流装置的相数

整流设备所产生的谐波次数是n=N·i±l, 式中n为谐波次数, N为脉冲次数, i为大于等于1的整数。实际应用中有许多采用的是三相全控桥六脉冲整流, 若选用十二脉冲整流, 其线电流包含的谐波次数是11、13、23、25、…。而每一谐波分量的幅值是 (其中, Ifound表示基波电流) , 可以发现这比用六脉冲整流有更大的改善。对于大容量的变流器, 设计时尽量增加整流相数, 相数越多注入电网最低谐波次数越高, 谐波电流越小, 滤除越简单。例如:整流相数为6相时, 5次谐波电流为基波电流的18.5%, 7次谐波电流为基波电流的12%;若将整流相数增加为12相, 则5次谐波电流可下降到基波电流的4.5%, 7次电流下降到基波电流的3%。在采用并联多重联结的整流电路时, 必须采取有效的措施保证可控电力电子元件触发移相的同步性, 否则将会产生更大的谐波电流。

2 防止并联电容器组对谐波的放大

并联电容器在电网运行的过程中能够有效的提高功率因数, 同时也能够对波动电压进行有效的调节, 但是如果在电网运行的过程中存在着一定的谐波, 电容器会在特定的条件下对谐波产生放大的作用, 为了防止这种现象的出现, 我们通常可以采取以下措施:首先是收变与电容器串联的限流电抗器。其次是将电容器的一些线路调整为滤波器。再次是对电容器的容量加以有效的控制。

3 增装动态无功补偿装置

3.1 无源滤波 (TSF)

无源滤波装置通常就是指一些无源器件所组成的谐波治理和无功补偿的设备, 这些设备一般是几个无源滤波器通过并联的方式组织在一起的。每一个滤波器在某一个频带内或者是两个谐波频率的周围呈现出了低阻抗的特点, 它能够十分有效的对谐波电流进行吸收处理, 这样也就使得电网当中的谐波电流量越来越少, 这样也就可以达到控制谐波数量的目的。此外在这一过程中还要做一定的无功补偿, 这种滤波器使用过程中比较简单也比较方便, 但是它也存在着一定的不足。首先是其只能对几次谐波进行抑制, 同时在某些条件下对谐波会产生一定的放大作用。其次是智能对某些无功加以补偿, 不能保证补偿的准确性。再次是其自身的质量和体积相对较大。

3.2 有源滤波 (APF)

通常, 交流器所产生的高次谐波会伴随着实践的变化而不断的变化, 所以在这一过程中, 我们通常采取的是静止滤波和补偿器全部补偿。采用有源滤波器就可以达到很好的效果, 同时在这一过程中它扮演着大功率波形发生器的角色。其将谐波经过来样、180°移相之后完整的复制, 同时在这一过程中还要将其送到谐波源的如网点位置。复制的谐波和原来的谐波幅值是不同的, 其方向也是完全相反的, 此外在这一过程中其还会随着原谐波的变化而产生一定的改变。这样一来也就使得原来的波形被完全的抵消。有源滤波在运行的过程中主要采用的是模拟及数字逻辑电路, 这样一来就可以对包含一个谐波的电荷进行并联处理。这种有源滤波器在运行中所产生的谐波电流和负荷所产生的谐波电流是完全一致的。其相位则是完全相反的。有源滤波器在运行的过程中可以在电网当中的任意一点进行接入处理, 在测量完全结束之后就可以使得在电网不通畅的关键位置产生谐波畸变。在对有源滤波器的具体规格进行确认的时候, 必须要对补偿电网系统的接线设计图和额定电压、频率以及谐波电流等因素予以充分的了解。

有源滤波器通常由两个部分构成, 一个是指令电流运算电路, 一个是补偿电流发生电路。指令电流运算电路的关键就是要对补偿对象电流的谐波和无功等电流分量进行全面的检验和检测。补偿电流发生电路一般情况下是按照指令电流运算电路所发出的指令信号, 这样一来也就出现了电路运行所需要的补偿电流。zs是交流电源, 而器负载就成为了最为重要的谐波源。APF所检测出的负载电流A的谐波分量相对较小。借助运算输出指令信号, 补偿电流发生电路所产生的补偿电流也逐渐的减小, 这样一来也就使得电源侧的电流谐波得到有效的控制, 甚至只有基波。

按照接入电网的方式, 有滤波器可分为串联有源滤波器和并联有源滤波器, 近年来又设计出串联混合型和计联混合型滤波器。有源滤波器虽然在谐形治理上有其突出特点, 但其有损耗较高, 综合成本比无源滤波器高出很多, 故在大容量的滤波器装置上目前还广泛采用。随着微电子控制器和电子半导体器件的发展, 有源电力滤波器的性价比会越来越高, 因此有源滤波器将是今后谐波抑制装置的主要发展方向。有源滤波与无源滤波相比, 有如下显著的特性:a.可滤之谐波次数高达50次。b.可以选择仅消除谐波操作模式或既消除谐波又进行无功功率补偿的操作模式。

有源滤波器虽然在谐波治理上有很多优点, 但因使用了大量的大功率电力电子器件, 单独使用有源滤波器成本很高。有不少国内的工矿企业原来就安装了大源滤波装置, 只是目前为了少产生和改进现有设备的需要而大量地使用了二极管整流或晶闸管相控整流装置, 使谐波种类更多、谐波量产生得更大, 致使原有的无源滤波装置无法满足新的需要, 而更新选购大容量的有源滤波装置成本又太高。因此, 建议不妨将小容量的有源电力滤波器与原有的无源电力滤波器共同使用, 构成混合电力滤波器。如APF与TSF串联混合使用, 谐波主要由TSF补偿, 而APF的作用是改善TSF的滤波特性, 可抑制电网阻抗对TSF的影响, 并抑制电网与TSF之间可能发生的谐振, 进而提高TSF的性能。在降低滤波器总成本的前提下提高滤波器性能, 无疑是符合我国国情的一种好选择。

结束语

谐波对电路运行的安全性和稳定性会产生非常大的影响, 所以在电力系统运行的过程中, 我们必须要对这一问题加以重视, 同时在这一过程中根据不同的情况还要选择不同的处理方式, 笔者结合自己的实际经验对电力谐波控制的方式进行了简要的分析, 希望能够给电力工作人员提供一些有价值的参考。

参考文献

[1]何娜, 黄丽娜, 武健, 徐殿国.一种新型快速自适应谐波检测算法[J].中国电机工程学报, 2008 (22) .

剧场建筑供电设计及谐波治理 篇6

当前,我国从中央到地方,大力支持文化建设,使得文化建设事业迅猛发展。剧场作为文化产业的前沿阵地,在全国各地的兴建也犹如雨后春笋一般,同时剧场建筑的设计也面临着新一轮的考验。在电气设计方面,作者在以往的工程实践中发现,舞台设备的供电、舞台调光设备产生的谐波危害及治理等问题尤为突出,这也是剧场电气设计的关键。

2 负荷分级及供电要求

设计之初,用电负荷等级的确定尤为重要。首先应明确剧场等级。剧场建筑根据耐火等级及耐久年限可分为特、甲、乙、丙四个等级,其中,特等剧场的技术要求根据具体情况确定;其用电负荷等级确定及供电要求应符合相应规范要求,具体如表1所示。

3 电源及供配电系统

特、甲等剧场中舞台机械,舞台照明等设备用电均为一级负荷,按照规范要求,应从两个不会同时损坏的变电站,分别引一路10kV电源,每路电源均能承担全部二级以上负荷,两路10kV电源同时工作,互为备用。当受条件制约,仅能提供一路10kV电源时,则应设置柴油发电机组作为第二电源。乙、丙等剧场的负荷分级确定应同时遵循一类或二类高层的负荷分级原则,负荷级别应按高者确定。若为一类高层建筑,则按一级负荷要求供电;否则按二级负荷要求,由两回线路供电或由一路10kV专用电缆供电。一级负荷中,特别重要负荷则应设置柴油发电机或UPS电源作为应急电源。

设计过程中不难发现,剧场建筑中舞台机械、舞台灯光为主要用电负荷,且较大和集中。结合表1中负荷等级的确定及供电要求,特、甲等剧场应由变配电室引独立的两路电源至舞台机械控制室、硅控室,并在控制室内设置双电源互投箱(柜)。乙、丙等剧场的舞台工艺用电则按三级负荷要求供电,由变配电室引单路电源至相应配电机房。其次,特、甲等剧场的空调机房、锅炉房等用电为二级负荷,由于空调机组较为分散,建议采用在适当位置(如:首层配电间)集中设置双电源互投箱的方式供电(此类负荷供电与大型商业的空调设备类似)。其他普通照明、电力等一般负荷则根据供电要求,采用放射式与树干式相结合的方式,对于单台容量较大的负荷或重要负荷放射式供电;对于照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。

另外,由于舞台灯光调光设备中晶闸管的使用产生谐波的干扰,势必对舞台灯光、音响系统等电声设备产生影响,这也直接影响到整场演出的效果。同样,在演出时,舞台机械设备的频繁启动,将引起电源电压的波动,然而舞台灯光设备对电源电压的波动非常敏感(规范要求变压器低压出线的波动不能超过额定电压的3%)。所以,舞台灯光与音响系统、电视转播设备宜由不同的变压器供电;舞台灯光、舞台机械也不宜接在同一台变压器上。

4 变压器的接线方式

剧场的舞台照明往往采用可控硅调光设备,可控硅调光设备在使用过程中,将使电源波形非正弦化,造成多项奇次谐波分量较大。实验表明,采用Y/Y0接线方式的电源变压器,在三相对称满负荷下,可控硅触发导通角在90°时波形畸变率高达60%以上,形成的3次谐波在变压器铁件中引起的热损失可达变压器额定输出容量的16%,变压器不能满载使用。若在同等条件下电源变压器采用△/Y接线方式,由于△形回路为不对称零序电热构成通路,零序磁通相互抵消,使3次谐波产生的变压器铁件热损失仅为变压器额定容量的0.024%左右,变压器可以满载运行。另外Y/Y0接线方式比△/Y接线方式所引起的相电压偏移大得多。所以,剧场的电源变压器宜采用接线方式为△/Y0的变压器。

5 谐波的危害及治理措施

当正弦波电压施加在非线性电路上时,电流就变成非正弦波,非正弦波电流在电网阻抗上产生压降,会使电压波形也变为非正弦波。对非正弦波进行傅立叶级数分解,其中频率与工频相同的分量称为基波,频率大于基波的分量称为谐波。如今广泛使用的负载大部分是非线性的,如UPS、整流器、变频器、电梯、空调、节能灯(荧光灯)、复印机、电弧炉、焊接设备等等,这些非线性负载会产生大量的谐波电流并注入到电网中,使电网电压产生畸变,这种谐波“污染”会对电网和用户产生严重的危害。

5.1 谐波对供电设备的危害

由于谐波的存在,在电力变压器、电缆、发电机及电力电容等设备上产生明显的集肤效应,使得电力变压器、发电机等铁磁设备损耗明显增大,产生过热,绝缘提前老化;电力电容器无功补偿装置无法正常投切,电力电容器介质损耗增大、过热、甚至击穿。

5.2 谐波对用电设备的危害

谐波电流对系统的大量注入将引起供电电源的失真度上升,这意味着电源已经不再是纯净的正弦波,因此,凡用电设备不论自身是线性负载还是非线性负载都会受到供电电源失真度上升的影响。例如:一些敏感性负载受到干扰,计算机出错、死机,造成数据丢失、计算机控制的设备出现异常故障;负载电路中产生传导干扰,数据传送故障、通讯间断并伴有工频交流噪声;含有电感、电容器件的电路温度升高,损耗增大,提前老化,使用寿命明显缩短;保护装置异常动作,开关误跳闸;伺服电机产生脉动,异步交流电机产生振动,噪声增大,甚至严重过流烧毁电机等。总之,谐波将造成不必要的能源损耗,缩短设备使用寿命,使系统安全性降低,敏感设备精确度下降,数据传输发生故障甚至数据丢失,存在安全隐患。

剧场建筑中,舞台照明设备大量使用,一般功率在500kVA~1200kVA之间,其中90%的负荷是可控硅调光设备,其他是气体放电光源灯设备。舞台照明设备在工作时将产生大量谐波电流,对电网产生干扰,引起电压、电流畸变。

以下为某剧院灯光电源硅控室现场进行谐波测试数据报告:

通过以上数据发现,在负载率为40%~50%时(为大剧院正常演出时常见的负载率),系统中的谐波畸变率达到48%~53%,谐波含量已严重超标,并且中性线电流过大,达到约150A,而此时的相线电流约50A。灯光硅控设备产生的3次谐波电流在中性线上叠加使得中性线电流过大,从而使得中性线电缆消耗增加,发热量增加,存在发生火灾的安全隐患;且易造成系统保护装置误动作,造成不明原因的断电,影响正常工作。因此,对灯光电源硅控室配电系统进行谐波治理不容忽视。

5.3 谐波治理

对谐波的治理一般采用安装无源滤波器或有源滤波器两种方法。无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,由电感、电容等元件构成LC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,对相应频率谐波电流进行分流,提供被动式谐波电流旁路通道,即可阻止该次谐波流入电网。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,且能解决系统谐波问题,可以达到国家电力部门标准。故无源滤波是目前采用的安全无功补偿,并滤除部分谐波的主要手段。

有源滤波器则主要是由电力电子元件组成电路,使之产生一个与系统的谐波同频率、同幅度,但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。有源滤波器具有高度可控性和快速响应性,能补偿各次谐波,可抑制闪变、补偿无功,有一机多能的特点;且滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;但由于受到电力电子元件耐压,额定电流的发展限制,成本极高。然而随着电力电子技术的不断发展,有源滤波技术作为改善电能质量的关键技术,其应用范围也将从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统的电能质量的方向发展。

通过分析,为有效抑制谐波电流,并结合经济因素,在剧场建筑电气设计时,建议采用集中设置无源滤波和就地设置有源滤波相结合的方式。

就地设置有源滤波器适用于谐波源设备相对集中且设备功率较大的场所,如剧场的舞台灯光调光配电机房内,舞台音响、同声翻译的电声设备旁等。通过就地设置滤波器,能最有效消除此类非线性设备产生的谐波对其供电电网的反馈,减少其对相邻配电网上其他设备的传输干扰。其配电电流也因其电源的洁净和高功率因数,规格截面的选择也控制在最佳状态,从而减少了无功电能在缆线上的损耗。

集中设置滤波方式,主要以在变电所变压器低压侧设置为主。若在变压器低压侧集中设置有源滤波,由于总的设备容量较大,投资较大,一般仅适用于某些照明类或谐波严重的特定类专用配电变压器旁。集中滤波器方式的另一种更经济实用的应用是在楼内已就地设置有源滤波的前提下,作为后备措施及分级抑制谐波措施,有针对性地对一些较为分散、负荷又小的非线性设备,如电子系统荧光灯、电脑、办公自动化设备、小容量的变频装置等(注:这些设备产生的3次、5次谐波较多)采取在电容器柜内串接对应的电抗器来进行抑制。

图1为某剧院谐波治理方案示意图。

5.4 有源滤波器选型工程实例

某剧场舞台灯光设备容量为800kW,采用可控硅进行调光。根据以往现场测试经验数据,剧场在正常演出时舞台灯光设备负荷率约为50%,此时谐波电流几乎达最大值,谐波畸变率为45%左右。取舞台灯光设备同时系数为0.7。

因此,线路中谐波电流计算如下:

基波电流

谐波电流

因此,选择一台补偿电流为200A的有源滤波器进行谐波治理,其零线谐波电流治理能力为600A。

由于谐波电流精确计算涉及诸多因素,且较为复杂,依据现场谐波测试数据确定有源滤波器补偿电流更为准确,合理。

6 结束语

剧场的电气设计中,谐波的治理尤为重要。另外在实际工程中发现,舞台设备安装容量较大,但使用率并不高。这就需要舞台工艺专业提供相关设备的使用系数,或者提供其相关设备用电量的计算书。这样,在考虑选用变压器安装容量时就能更加准确、合理。以上为笔者在以往的剧场电气设计中的一些体会,希望在以后的设计中能给大家提供参考。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

浅析中频炉谐波影响及治理 篇7

1 谐波产生的原因

谐波的产生主要是来自非线性电气设备的使用:

1.1 具有铁磁饱和特性的铁芯设备, 如:变压器、电抗器等;

1.2 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、炼纲电弧炉、中频炉等;

1.3 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) 、变频调速和调压装置、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各样的家用电器中。以上这些非线性电气设备由于负荷具有其电流不随着电压同步变化的非线性特性, 使得流过负荷的电流呈非正弦波形, 它由基波及其整数倍的谐波组成。产生的谐波使电网电压严重失真。如江苏都洪铸造公司, 采用3 5 k V线路供电, 主要用电设备是中频炉。供电公司就该企业对公用电网电能质量的影响进行了监测, 监测结论为:该企业6脉冲中频炉产生的5、7次谐波电流导致3 5 k V母线的电压畸变率超出国标允许值。 (具体见下表数据)

从上表可看出, 该客户用电设备产生的5、7、11、13次谐波电流分别为允许值的3.21、1.4、1.23、1.16倍。尤其是五次谐波分量已经严重超标。

2 谐波的危害

谐波对电力系统有着较为广泛的多方面危害, 主要表现为能耗增加、导体发热、以及对保护装置及计量仪器准确性等影响。

2.1 谐波对变压器的影响

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。变压器将产生过热现象。谐波电压还会使变压器激磁电流增大, 效率降低, 功率因数值下降。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。

2.2 谐波对电力电容器的影响

当电容器组回路阻抗呈容性时, 并联电容器对谐波电流起放大作用, 特别是当系统等值感抗和电容器组回路容抗构成谐振条件, 产生电流谐振时, 即使较小的谐波电流也会放大若干倍, 致使电容器的损耗急剧增加, 引起电容器的过热或损坏。另外, 谐波电压值增高使电容器的损耗系数和附加损耗增加, 导致容易发生故障和缩短电容器的寿命。

2.3 对电力线路的影响

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, 绝缘强度降低, 泄漏电流增大, 使寿命缩短。

此外, 谐波还会对旋转电机、继电保护和自动装置工作的可靠性、测量和计量仪器的准确性产生严重的不利影响。

3 治理谐波的主要措施

谐波超标影响供电质量, 事关供电企业和广大电力用户的切身利益。针对谐波产生的原因及特点, 一般从管理上和技术措施上采取以下对策:

3.1 加强谐波管理, 严格执行国家的相关标准

对于新申请用电的大容量非线性用电客户, 必须委托有资质的单位进行电能质量评估, 出具电能质量评估报告。电能质量评估不合格的用户谐波治理装置必须同时设计、同时施工、同时验收、同时投入使用。其他有谐波源的电力客户, 应加装谐波在线监测装置, 在供用电合同中明确供用双方的权力和义务。

3.2 谐波治理技术措施

(1) 装设LC滤波器。LC滤波器也称为无源滤波器, 是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置, 并调谐在某个特定谐波频率。滤波器对其所调谐的谐波来说是一个低阻抗的“陷阱”。理论上, 滤波器在其调谐频率处阻抗为零, 因此可吸收掉要滤除的谐波。但同时可能存在无功倒送问题, 并且其本身也存在一定的损耗。 (2) 有源滤波。电力有源滤波器是一种动态谐波补偿设备, 谐波补偿效果好。但该滤波器成本高, 投资回报长, 大多数中频炉企业较难承受。 (3) 双回路双频炉。两台变压器接线分别采用Y/Y、Y/△, 将其变成12脉冲整流, 再通过高通滤波器滤除11次以上的高次谐波。在谐波源附近安装滤波器, 就近吸收谐波电流。这是一种比较常用的抑制谐波方法, 各谐波源用户可以根据自己的电压等级, 谐波源大小灵活采用。由前例江苏都洪铸造公司的用电设备特性可知, 该用户具有典型的6脉整流特性, 主要产生以5、7、11、13次谐波为主的奇次谐波。因11次及以上谐波相对较小, 加装11次高通滤波支路即可将其抑制到国家标准以下, 故谐波滤波装置主要考虑以滤除5.7次谐波为主 (对11次及以上谐波也都有一定的吸收作用) 的滤波补偿方式。都洪公司在供电公司的指导下与上海某电气公司签订了谐波治理合同。通过多次的测量、系统分析、仿真及计算, 该电气公司在35k V进线测安装5次和7次单调谐滤波器解决谐波超标问题。在中频炉正常生产以后, 投入35k V5次和7次单调谐滤波器, 通过电能质量监测仪器测试, 5次和7次谐波电流均低于国标限值, 取得了预期的滤波效果。

结束语:电网中的谐波问题应得到供用电双方的高度重视。谐波治理合格, 既提高了电能质量和电网运行的稳定性, 同时也提高了用户自身的经济效益。谐波源用电企事业要积极采取有效的消除谐波措施, 供电企业也要努力提高网络抗谐波干扰能力。供电企业还应积极与地方政府主管部门主动沟通汇报, 取得地方政府和用电企事业单位的理解和支持。

摘要：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是电能质量的一个重要指标。谐波对电能的质量具有重要的影响, 严重时直接影响安全供用电。本文对谐波的产生、危害作了阐述, 提出了本地区谐波治理的方法。

关键词：谐波,产生原因,危害,治理方法

参考文献

[1]武汉高压研究所.高电压技术[Z].

[2]江苏省电力公司.35kV及以下客户端变电站建设标准[S].

化工企业变频设备谐波分析及治理 篇8

目前在化工企业生产中用到的变频电源调速越来越多, 它的诸多优点为企业带来了较好的经济效益, 也为生产一线员工带来了操作上的方便。但是, 由于变频电源逆变电路的开关特性及计算机和传感器等设备安装的比较近, 在生产中就会互相造成影响, 对电源就会形成非线性负载, 这也就是我们常说的谐波。

所谓的谐波实际上就是一种干扰量, 它的频率范围一般在2≤n≤40, 它的产生会使电网受到污染危害。这方面的危害主要体现在以下几个方面:

首先是对电动机自身的危害。最为明显的表现是电动机发热, 电动机噪声增大;电动机消耗的无功分量增大;产生脉动转矩;中性点对地的高频漏电流增大等。其次为能使电气测量、仪表计量不准确, 产生计量误差, 给化工企业带来经济损失。

除此之外还会引起电网中局部并联谐振和串联谐振, 这样就会导致谐波放大, 引起安全事故。还会对临近生产车间的通信系统产生一定的干扰, 导致信息上的丢失, 促使通信系统没有办法正常工作。同时在电网元件中产生的谐波损耗, 降低了发电输电设备的效率。

2 化工企业谐波的限制规定

一般来说, 对于在化工企业生产中出现的谐波是我们极力反对的, 但是现在很多谐波源没有严格按规定执行, 最终还是出现了。所以对它的限制要以我们国家相关部门现行的有关标准为准。下表给出的是总电压畸变率国际规定的限制值, 具体见表1。

3 化工企业谐波治理措施

化工企业谐波的治理措施有很多, 文章结合实际, 以有源滤波器即APF为例谈谈这方面的治理措施。有源滤波器具有可控性和快速响应性的特点, 它不仅能补偿各次谐波, 还可以抑制电压闪变, 补偿无功电流, 价格比较合理。另外它还具有自适应功能, 可以自动跟踪补偿变化着的谐波。它的工作原理如图1所示。

一般地, 有源滤波器可分为串联型、并联型、混合型和串-并联型。鉴于文章篇幅有限, 现以串联型为例说明其治理措施。所谓的串联型可以看作是一受控电压源, 通过匹配变压器将有源滤波器串联于电源和负载间, 用来消除电压谐波, 平衡或调整负载的端电压。我们可以通过三个单相变压器串联在电源和负载两端, 跟踪电源电压中的谐波分量, 对此, 文章设计了串联有源滤波器的框架图。如下所示。这样就会产生与它相反的谐波电压, 让负载端的交流测电压为正弦波。

像这种串联的滤波器装置容量小, 但是运行效率很高, 对谐波电压源类型的负荷有很大的补偿。同时先进的主电路拓扑和控制算法, 精度更高、运行更稳定;一机多能, 既可补谐波, 又可兼补无功;模块化设计, 便于生产调试;便利的并联设计, 方便扩容;具有完善的桥臂过流、保护功能;使用方便, 易于操作和维护。

随着容量的不断提高, 有源滤波技术已经作为改善电能质量的关键性技术了, 它的应用范围也从补偿自身的谐波向改善电力系统的电能质量方向上发展。并且在日本、德国等工业发达国家得到了高度重视和日益广泛的应用。

4 谐波治理后的效果

我们通过实际这样的实验, 得出在化工企业中应用有源滤波技术后的实际效果, 第一, 谐波电压和谐波电流等电能指标符合国家相关标准, 保障了电网安全经济运行。第二, 电力设备损耗减少, 噪音降低, 延长了使用寿命。第三, 谐波治理后, 企业的经济效益十分的明显。

摘要：本文分析了化工企业谐波出现及危害, 阐述了化工企业谐波的限制规定, 并结合实际以有源滤波器装置为案例, 论述了化工企业谐波治理的措施, 得出了结论。供同行参考借鉴。

关键词：化工企业,变频设备,谐波污染,谐波抑制,治理措施

参考文献

[1]罗奕湘.关于谐波危害及治理措施的探讨[J].今日科苑, 2010 (12) .

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