高次諧波及其治理

1、高次諧波及其治理 1、概述 目前，許多變電所的負荷中含有大量非線性負荷，如整流裝置、交-交變頻裝置、煉鋼電弧爐、中頻爐、電力機車、交流電焊機、高頻電焊機、中頻淬火爐、高頻淬火爐、計算機的開關(guān)電源、帶電子鎮(zhèn)流器的熒光燈等。供電給這些非線性負荷的系統(tǒng)電壓即使為理想正弦波，它們工作時的電流也是非正弦電流。這些非正弦電流波形按傅氏級數(shù)可以分解為基波及1系列不同頻率和振幅的諧波。諧波頻率為基波頻率的整數(shù)倍時，稱為高次諧波；其頻率為基波頻率的非整數(shù)倍時，稱為分數(shù)諧波或旁頻波；其頻率低于基波頻率時，稱為次諧波。諧波電流流經(jīng)系統(tǒng)中包括發(fā)電機、輸電線、變壓器等各種阻抗元件時，必然產(chǎn)生非正弦的電壓降，使交流系統(tǒng)內(nèi)

2、各點的電壓波形也發(fā)生不同程度的畸變。電壓畸變的程度取決于非線性負荷容量與電網(wǎng)容量的相對比值以及供電系統(tǒng)對諧波頻率的阻抗，畸變的電壓反過來對整流裝置從系統(tǒng)中取用的電流波形又有影響。因而諧波電流和諧波電壓是相伴而生、相互影響的。2、諧波危害 2.1通訊干擾 非線性負荷供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波對與其鄰近的通訊線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)，在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生不良影響。 2.2同步發(fā)電機的影響 電力系統(tǒng)中的同步發(fā)電機，特別是以非線性負荷為主或以發(fā)電電壓直接供給非線性負荷的同步發(fā)電機，高次諧波對其有較大不良影響。諧波電流引起定子特別是轉(zhuǎn)子部分的附加損耗和附加溫升，降低了發(fā)電機的額定出力。 2.3對異步電動機的影響

3、諧波引起電機角速度脈動，嚴重時會發(fā)生機械共振。對電動機的功率因數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩都有影響。 2.4對電力電容器的影響 由于電容器的容抗和頻率成反比，電力電容器對諧波電壓最為敏感。諧波電壓加速電容器介質(zhì)老化，介質(zhì)損失系數(shù)tg增大，容易發(fā)生故障和縮短壽命，諧波電流常易使電容器過負荷而出現(xiàn)不允許的溫升。電容器與電力系統(tǒng)還可能發(fā)生危險的諧振。此時，電容器成倍地過負荷，響聲異常，熔斷器熔斷，使電容器無法運行。伴隨著諧振，在諧振環(huán)節(jié)常出現(xiàn)過電壓，造成電氣元件及設(shè)備故障或損壞，嚴重時影響系統(tǒng)的安全運行。 2.5對電纜線路絕緣的影響 對電纜線路，非正弦電壓使絕緣老化加速，漏泄電流增大；當出現(xiàn)并聯(lián)諧振過電壓時，可能引

4、起放炮并擊穿電纜。 2.6對變壓器的影響 諧波電壓使變壓器激磁電流增大，效率變低，并惡化其功率因數(shù)。諧波放大會造成主變聲音異常。 2.7對測量儀的影響 高次諧波會引起電度表誤差，諧波頻率愈高，誤差愈大，且均為負誤差。 2.8對繼電保護自動裝置等的影響 當諧波電壓水平較高時，對供電系統(tǒng)的電壓自動調(diào)節(jié)的誤差有所增加。負序系統(tǒng)的高次諧波電流對具有負序電流諧波濾波裝置的繼電保護裝置有不良影響。諧波電流惡化甚至破壞利用電力線路作為聯(lián)系通道的遠動裝置的工作。 2.9對整流裝置的影響 高次諧波對脈沖相位控制的可控硅（晶閘管）整流裝置有較大影響，可能造成脈沖丟失而燒壞可控硅管。 由于諧波的這些危害，所以在設(shè)計

5、和建設(shè)非線性負荷的配電時，必須滿足國家制訂的諧波標準電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波gb/t14549-93要求，采取抑制和消除諧波的措施。 抑制和消除諧波，主要歸結(jié)為抑制和消除諧波電流，使電壓畸變率和系統(tǒng)注入公共連接點的 諧波電流符合國家標準。 3、公用電網(wǎng)諧波國家標準 國家標準gbt/14549-93中諧波電壓限值和諧波電流允許值如下： 3.1公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值見表1： 表1 電網(wǎng)標稱電壓(kv)電壓總畸變率()各次諧波電壓含有率()奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.83.2諧波電流允許值 3.2.1公共連接點的全部用

6、戶向該點注入的諧波電流分量（方均根值）不應(yīng)超過表2中規(guī)定的允許值。當公共連接點的最小短路容量不同于基準短路容量時，表2中的諧波電流允許值的換算為： ih=（sk1/sk2）ihp 式中：sk1公共連接點的最小短路容量，mva； sk2基準短路容量，mva； ihp表2中的第h次諧波電流允許值，a； ih短路容量為sk1時的第h次諧波電流允許值。 表2注入公共連接的諧波電流允許值 標準 電壓 kv基準短 路容量 mva諧波次數(shù)及諧波電流允許值，a23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.5156.46.85.19.34.37.93525015127.7125.18.83.84.13.15.62.