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淺談諧波對電力系統的危害及防范措施

更新時間:2018-08-21   點擊次數:1809次

一、諧波的基本概念

在理想的電力系統中,電壓和電流波形都是工頻正弦波形,但在現實應用中,由于非線性負荷的存在,電網電壓或電流的波形往往偏離了正弦發生畸變,畸變波形可以用一系列不同頻率的正弦函數之和來近似表示。而諧波就是這些非基波頻率的各次波。諧波主要是冶金如電弧爐、電焊機等、化工、電氣化鐵路及其他行業的換流設備、非用電設備產生的,這些設備統稱為諧波源。

二、諧波對電力系統的危害

隨著諧波源的增加,大量的諧波源電流流入電網,在電網阻抗下產生諧波壓降,是電壓波形發生畸變,使電源質量下降。給發供電設備、用戶用電設備、用電計量、繼電保護帶來危害。諧波在電力系統及設備內部造成的危害,具體可表現為以下幾點:

1.諧波對旋轉電機的影響

當諧波電流流過發電機時,在發電機端產生諧波壓降,使端電壓波形畸變,諧波電壓或諧波電流在電子繞阻、轉子回路及鐵芯中產生附加損耗,這是頻率升高而使集膚、磁滯及渦流損耗增加,使絕緣呢材料承受的電氣應力增大,而諧波電流會使變壓器的銅耗增加,并會使鐵芯產生附加震動,產生附加噪音,使附加損耗增加。當外電路呈容性時,諧波電路有可能誘發諧振,對變壓器危害更大。對于供給不對稱負荷的變壓器磁路的飽和度提高,從而使交流勵磁電流諧波分量大大增加。

2.諧波對電容器的影響

在諧波電壓作用下,使電容器產生額外的功率損耗,實際電網的諧波電壓在許多情況下使正弦波變為更尖的形狀,因此,往往使tg加大,加速絕緣老化,縮短了電容器的壽命。如果電容器與電網其他部門之間產生串聯或并聯諧振,可能發生危險的過電壓、過電流,這往往引起電容器熔絲熔斷或電容器損壞。當發生這些故障后,許多運行或檢修人員并意識不到這些。

3.諧波對繼電保護和自動裝置的影響

繼電保護和自動裝置對于保證電網的安全經濟運行具有重要意義,注入電力網的諧波,會引起電力網各類保護和自動裝置誤動或拒動,如發電機的負序電流保護、主變壓器的過流保護、母線查動保護、線路各類型距離保護和高頻保護等等!

三、諧波的管理及防范措施

1.加強新裝或增容器的諧波源管理:把好投運關,對具有諧波源的客戶在申請用電時,根據諧波源和系統公用電網參數,進行諧波預測計算,對于超出允許值的客戶,需采取限制諧波的措施,與用電設備同時投運,也就是說,對客戶工程同時設計、同時施工、同時接入電網。新設備投運后,進行諧波實測復核,合格者才允許接網運行。

2.在日常工作中,電力部門應重視諧波管理,建立健全規章制度,加強諧波監督管理,對有諧波源的客戶要定期測量、檢查,加強管理力度。

3.為提高電網電能質量和供電效率,查明電力諧波來源,為對諧波開展有效治理提供依據,有條件可將基波電能與諧波電能分別計算,并區別出諧波潮流,根據情況可對向電力網注入諧波的客戶進行處罰計費,使其盡快采取措施,以減少由其注入給電網的諧波量,從而保證電網的可靠運行和不損害線性負荷客戶的利益。




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