電力諧波與治理培訓(xùn)課件(ppt 39頁).ppt

1、電力諧波與治理,楊兆華 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院教授 （佛山市貝瑞爾電氣科技有限公司董事長） 電話手機(jī)13929106783 郵箱：,2021/2/12,1,2021/2/12,學(xué)習(xí)和工作經(jīng)歷： 1、1982年1986年，華中科技大學(xué)（原華中理工大學(xué)）電力系電機(jī)專業(yè)本科； 2、1986年1989年，華中科技大學(xué)電力系電機(jī)專業(yè)碩士研究生；1987年加入中國共產(chǎn)黨； 3、1989年1994年，華中科技大學(xué)電力系工作，在1991年至1994年期間任電力技術(shù)研究所支部書記； 4、1994年現(xiàn)在，在佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院工作：1996年至2003年，先

2、后任機(jī)械與自動(dòng)化系系主任，電氣工程與自動(dòng)化系系主任；2003年至2012年，先后任機(jī)電與信息工程學(xué)院副院長，機(jī)械與電氣工程學(xué)院副院長；2000年至2012年任佛科院重點(diǎn)學(xué)科“電力電子與運(yùn)動(dòng)控制”學(xué)科帶頭人；2006年獲得教授職稱； 5、1998年1999年，英國Staffordshire大學(xué)工學(xué)院訪問學(xué)者； 6、2012年開始，在崗創(chuàng)辦佛山市貝瑞爾電氣科技有限公司并任董事長，貝瑞爾電氣2016年獲得國家高新企業(yè)證書,2021/2/12,現(xiàn)兼任的主要社會(huì)與學(xué)術(shù)職務(wù)有： 1、全國電力電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員； 2、全國電力電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)逆變電源分技術(shù)委員會(huì)委員； 3、廣東省電力電子系統(tǒng)與

3、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 副秘書長； 4、廣東省能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)委員； 5、廣東省電氣商會(huì) 常務(wù)副會(huì)長； 6、廣東省自動(dòng)化學(xué)會(huì) 常務(wù)理事； 7、佛山市自動(dòng)化學(xué)會(huì) 理事長 8、佛山市電機(jī)工程學(xué)會(huì) 副理事長 9、佛山市科協(xié) 委員 10、華中科技大學(xué)佛山校友會(huì) 副會(huì)長,2021/2/12,2021/2/12,1、諧波的基本概念,什么叫諧波？ 在電力系統(tǒng)中，可以認(rèn)為除基波(50Hz)外，任一周期性的信號(hào)，皆稱為諧波。頻率低于50Hz的稱為次諧波，高于50Hz的為高次諧波。 高次諧波又常分為偶次諧波（頻率為基波頻率的偶數(shù)倍）和奇次諧波（頻率為基波頻率的奇數(shù)倍） 在電力系統(tǒng)中，主要存在電壓諧波和電流

4、諧波兩類,基波與三次諧波 基波與五次諧波 在實(shí)際電力系統(tǒng)中，常見的諧波是高次諧波，最常見的是奇次諧波，如3、5、7、11次等,2021/2/12,6,理論基礎(chǔ)： 任何周期性非正弦波可以利用傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和諧波兩部分,2021/2/12,7,方波,方波諧波含量豐富，但主要含有3、5、7、9等奇次諧波,2021/2/12,8,2、電力諧波的危害諧波對(duì)供電設(shè)備的危害： 電力變壓器和發(fā)電機(jī)損耗增大，產(chǎn)生過熱損壞； 電纜過熱，絕緣老化； 電力電容器介質(zhì)損耗增大，過熱； 中線電流增大，過熱。 諧波對(duì)用電設(shè)備的危害： 敏感性負(fù)載受干擾，計(jì)算機(jī)出錯(cuò)，死機(jī)； 保護(hù)裝置異常動(dòng)作，開關(guān)誤跳閘； 伺 服電機(jī)產(chǎn)生

5、脈動(dòng)，交流電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，噪音增大； 產(chǎn)生線路傳導(dǎo)電磁干擾，數(shù)字傳輸故障，通訊廣播中斷； 照明設(shè)備和顯示器產(chǎn)生閃爍。 波對(duì)電網(wǎng)的危害： 電網(wǎng)的品質(zhì)變壞，波形失真增大； 過度地消耗電網(wǎng)中的無功功率和增大電流有效值； 電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)加重，可用容量下降,2021/2/12,9,3、諧波的來源,電源本身諧波 由于發(fā)電機(jī)制造工藝的問題，致使電樞表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布稍稍偏離正弦波，因此，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)稍稍偏離正弦電動(dòng)勢(shì)，即所產(chǎn)生的電流稍偏離正弦電流。 由非線性負(fù)載所致（主要來源） 當(dāng)電流流經(jīng)線性負(fù)載時(shí)，負(fù)載上電流與施加電壓呈線性關(guān)系； 而電流流經(jīng)非線性負(fù)載時(shí)，則負(fù)載上電流為非正弦電波，即產(chǎn)生了諧波。 什么

6、是非線性負(fù)載？ 理論上講，歐姆定律不在適用于非線性負(fù)載 電力電子設(shè)備是非線性負(fù)載的主要類型，也是產(chǎn)生電力諧波的主要來源 其它非線性負(fù)載：磁路飽和的變壓器；變壓器空載合閘激磁涌流產(chǎn)生諧波；電容器組開斷時(shí)瞬態(tài)過電壓干擾；電焊機(jī)負(fù)荷等,2021/2/12,10,2021/2/12,11,嵌入電力電子技術(shù)的用電設(shè)備對(duì)交流電網(wǎng)的影響,2021/2/12,12,2021/2/12,13,電力電子設(shè)備產(chǎn)生諧波的主要來源是其整流環(huán)節(jié)（AC/DC,電力電子設(shè)備常用的整流環(huán)節(jié)： 電容濾波的二極管不可控整流 電感、電容濾波的可控硅相控整流電路,開關(guān)電源電路,2021/2/12,14,通用變頻器主電路原理圖,UPS電

7、源構(gòu)成圖,2021/2/12,15,電容濾波二極管不可控整流電路的諧波電流波形,2021/2/12,16,電感濾波的可控硅相控整流電路的諧波電流波形,2021/2/12,17,常用電力電子設(shè)備實(shí)測(cè)波形,標(biāo)準(zhǔn)的正弦波形,電流波形（變頻器,電流波形（日光燈,電流波形（電梯,2021/2/12,18,4、諧波的特征,1） 諧波的有效值(rms) 由于各次諧波電流都是正弦波，因此可以測(cè)量每次諧波的有效值，但這些正弦波的頻率各不相同，為基波頻率的整數(shù)倍： IH1 為基波成分(50 Hz)； IHk 為諧波成分，其中k 為諧波次數(shù)(50 Hz 的k 倍)。 諧波分析就是要確定這些數(shù)值,2021/2/12,

8、19,2） 總電流有效值 3 ）各次諧波的含量 每次諧波的含量都可以用一個(gè)百分?jǐn)?shù)來表示，即該次諧波電流的有效值與基波電流有效值之比，這個(gè)比率就代表了各次諧波的含量水平,2021/2/12,20,4）諧波失真度或諧波畸變率,2021/2/12,21,5）功率因數(shù)（1）功率因數(shù)(Power Factor) 功率因數(shù)為給定非線性負(fù)載兩端的有功功率(kW)和視在功率(kVA)之比,2）基波電流和基波電壓之間的相移 只有基波電壓和基波電流為正弦波時(shí)，它們之間的相移可以定義為,3）失真因數(shù)(Distortion Factor) 失真因數(shù)定義為,2021/2/12,22,5、諧波治理方法,1）治理主要途徑

9、內(nèi)部治理 直接從電力電子裝置內(nèi)部進(jìn)行改造，主要針對(duì)整流環(huán)節(jié)進(jìn)行功率因數(shù)校正，目前主要方法是功率因數(shù)校正電路或高頻整流技術(shù) 外部治理 從裝置的外部治理，主要途徑是通過濾波，抑制和減少諧波含量，目前主要方法無源濾波和電力有源濾波,2021/2/12,23,功率因數(shù)校正技術(shù)和高頻整流技術(shù),單相功率因數(shù)校正技術(shù),2021/2/12,24,三相高頻整流技術(shù),2021/2/12,25,諧波外部治理-濾波,無源濾波方式,2021/2/12,26,電力有源濾波技術(shù),2021/2/12,27,2）治理主要方式 集中治理保護(hù)變壓器的所有非線性設(shè)備； 當(dāng)非線性負(fù)荷容量與配電變壓器容量的比例超過50，分布區(qū)域較廣且自

10、然功率因數(shù)較高時(shí)， 宜在變壓器低壓側(cè)配電母線上集中裝設(shè)。 分散治理保護(hù)區(qū)域內(nèi)少量的非線性設(shè)備； 僅在一個(gè)區(qū)域內(nèi)有較分散且容量較小的非線性負(fù)荷時(shí)，宜在分配電箱母線上裝設(shè)。 就地治理保護(hù)局部區(qū)域內(nèi)的幾臺(tái)重要的非線性設(shè)備。 僅有幾臺(tái)大容量的非線性設(shè)備，宜在每臺(tái)諧波源處就地配裝,2021/2/12,28,2021/2/12,29,5、關(guān)于諧波與無功補(bǔ)償電容器的關(guān)系,造成電容器過電流,與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振 - 與系統(tǒng)產(chǎn)生串聯(lián)諧振,造成電容器故障,增大諧波對(duì)電網(wǎng)的影響,2021/2/12,30,2021/2/12,31,2021/2/12,32,如何避免諧波電流對(duì)電容器的影響,增加電抗器,2021/2/12,33,2021/2/12,34,2021/2/12,35,2021/2/12,36,2021/2/12,37,諧波治理應(yīng)用行業(yè)