在電力系統(tǒng)中諧波的危害

概述的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產(chǎn)生。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù)，依據(jù)法國數(shù)學(xué)家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復(fù)的波形都可以分解為含的頻率，幅度與相角。諧波可以區(qū)分為偶次與奇次性，第3、5、7次編號(hào)的為奇次諧波，而2、4、6、850Hz2l00Hz，3150Hz。一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中，由于對(duì)稱關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消退了，只有奇次諧波存在。對(duì)于三相整流負(fù)載，消滅的諧波電流是6n±15、7、11、13、17、195、71819的根底。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍被廣泛應(yīng)用。電力系統(tǒng)的諧波問題早在202030了電壓、電流波形的畸變。1945J.C.Read爭(zhēng)論的經(jīng)典論文。5060統(tǒng)諧波問題的大量論文。70年月以來，由于電力電子技術(shù)的飛速進(jìn)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴(yán)峻。世界各國際學(xué)術(shù)組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。諧波爭(zhēng)論的意義，是由于諧波的危害格外嚴(yán)峻。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)峻干擾。諧波的危害和諧波電壓的消滅，對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，也對(duì)四周的能耐電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用以前，人們對(duì)諧涉及其危害就進(jìn)展過一些爭(zhēng)論，并有肯定生疏，但才引起人們高度的關(guān)注。諧波對(duì)公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的危害大致有以下幾個(gè)方面。增加輸、供和用電設(shè)備的額外附加損耗，使設(shè)備及其線路的溫度過熱，降低設(shè)備的利用率和經(jīng)濟(jì)效益：①電力諧波對(duì)輸電線路的影響：諧波電流使輸電線路的電流加大電能損耗增加。當(dāng)注入電網(wǎng)的諧波頻率位于所在網(wǎng)絡(luò)諧振點(diǎn)四周的諧振區(qū)內(nèi)時(shí)，對(duì)輸電線路和電力電纜線路會(huì)造成振動(dòng)或者絕緣擊穿等現(xiàn)象。②電力諧波對(duì)變壓器的影響：由于諧波電壓在很多狀況下能使正弦波變得更尖，不僅導(dǎo)致變壓器、電容器等電氣設(shè)增加，所以變壓器在嚴(yán)峻的諧波負(fù)荷下將產(chǎn)生局部過熱，噪聲增大，從而加速絕緣老化，縮短變壓器等電氣設(shè)備的使用壽命，降低供電牢靠性。③電力諧波對(duì)電力電容器的影響：含有電力諧波的電壓加在電容器兩端時(shí)，由于電容器對(duì)電力諧波阻抗很小，諧波電流疊加在電容器的基波上，使電容器電流變大，溫度上升，壽命縮短，引起電容器過負(fù)荷甚至爆炸，同是電容器還可以對(duì)諧波進(jìn)展放大多倍，在將諧波輸回電網(wǎng)中去。使故障加劇。④電力諧波對(duì)電子設(shè)備的影響的影響：諧波對(duì)電子產(chǎn)品影響是最大的,作為電子產(chǎn)品由于耐壓比較小的產(chǎn)品,在高次諧波的反復(fù)沖擊下絕緣老化擊穿/甚至燒壞,同時(shí)還會(huì)對(duì)周邊的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾.引起不必要的誤動(dòng)作.(2)影響繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的工作牢靠性：繼電保護(hù)自動(dòng)裝置對(duì)于保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有格外重要的作用。但是，由于諧波的存在，易使電網(wǎng)的各類保護(hù)及自動(dòng)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，特別在廣泛應(yīng)用的微機(jī)保護(hù)、綜合自動(dòng)扮裝置中表現(xiàn)突出，引起區(qū)域電網(wǎng)瓦解，造成大面積停電等惡性事故。對(duì)通訊系統(tǒng)工作產(chǎn)生干擾：電力線路上流過的幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場(chǎng)耦合時(shí)，會(huì)在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清楚度，甚至在極端的狀況下，還會(huì)威逼著通信設(shè)備和人員的安全。對(duì)用電設(shè)備的影響：對(duì)旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉(zhuǎn)子回路及鐵芯中震蕩力距，可能引起機(jī)械共振，造成汽輪機(jī)葉片扭曲和軸磨損并產(chǎn)生疲乏循環(huán)。對(duì)電力系統(tǒng)的影響：當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)協(xié)作不利時(shí)，在肯定的頻率下，形成諧波振蕩，產(chǎn)生過電壓或過電流，危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。此外，電力諧波還會(huì)對(duì)測(cè)量和計(jì)量?jī)x器的指示不準(zhǔn)確及整流裝置等產(chǎn)生不良影響，甚至不能正常工作,它已經(jīng)成為當(dāng)前電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的大公害。對(duì)于小容量的系統(tǒng)影響更為明顯,大容量的系統(tǒng)可以承受局部諧波,但是一樣需要進(jìn)展治理。響電能質(zhì)量的大公害。對(duì)于小容量的系統(tǒng)影響更為明顯,大容量的系統(tǒng)可以承受局部諧波,但是一樣需要進(jìn)展治理。案例〔1〕上海某高層大廈一臺(tái)變壓器設(shè)計(jì)為全部帶空調(diào)負(fù)荷，但投運(yùn)后由于大量諧波的存在，使得變壓器根本就沒有方法正常運(yùn)行?！?〕9010〔照明燈為鏑燈，需冷卻啟動(dòng)〕，使場(chǎng)內(nèi)照明黑了一半，這次事故在國際上造成了格外不好的影響。某商廈工程大量承受日光燈，全部承受電子鎮(zhèn)流器，正常狀況下，零線中產(chǎn)生很大電流，造成電纜發(fā)熱，變壓器溫升過高〔典型的諧波問題〕。某證券公司由于諧波使得網(wǎng)絡(luò)速度變慢、數(shù)據(jù)出錯(cuò)，實(shí)時(shí)交易的動(dòng)態(tài)信息顯示屏幕消滅大片空白，數(shù)據(jù)刷和交易的速度都極慢，且常常中斷，根本無法進(jìn)展交易。某寬帶運(yùn)營商由于突然斷電造成寬帶網(wǎng)絡(luò)客戶不能正常上網(wǎng)，客戶索賠幾百萬元。20231185-630某鋼鐵企業(yè)2023年一次停電導(dǎo)致全部生產(chǎn)線上的產(chǎn)品作廢，損失上億元?！?〕20233～810kV〔40km〕49500屢次低壓電器設(shè)備〔包括電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、冰箱溫控器、交換機(jī)模塊、VCD、加油機(jī)電源板等等〕燒損事故，經(jīng)測(cè)試分析，是某鋼廠中頻爐諧波，因長(zhǎng)線“諧波容升電壓”效應(yīng)所致。〔9〕19932220kV〔雙回線，一回線停電檢修〕因電氣化鐵路牽引站的諧波引發(fā)高頻保護(hù)誤動(dòng)，引起大面積停電事故〔兩個(gè)220kV2×240MVA變電站停電〕。〔10〕220kV10kV86600kVar3電抗器選配不當(dāng)?shù)染売纱罅繐p壞，不得不全部更換〔8×8000kVar〕?！?1〕〔11〕例如：一個(gè)計(jì)算中心失電2s就可能破壞幾十個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，導(dǎo)致幾十萬美元產(chǎn)值損失；1～2周波供電電壓暫降，就可能破壞半導(dǎo)體生產(chǎn)線，導(dǎo)致上百萬美元損失。據(jù)260〔12〕2023年由國際銅業(yè)協(xié)會(huì)〔中國〕的一次“中國電能質(zhì)量行業(yè)現(xiàn)狀與用戶行為調(diào)研報(bào)3292492.5～3.5〔人民幣〕，10～100〔人民幣〕〔其中有四家1000〕。解決方案:系統(tǒng)潔電裝置10%以上的能源損耗。壓敏設(shè)備:壓敏設(shè)備:〔1〕對(duì)冷卻掌握器。當(dāng)電壓低于80％時(shí)，掌握器動(dòng)作將制冷電機(jī)切除，導(dǎo)致生產(chǎn)損失?！?〕對(duì)芯片測(cè)試儀。當(dāng)電壓低于85％時(shí)，測(cè)試儀停頓工作，芯片、主板被毀壞?！?〕對(duì)可編程掌握器。當(dāng)電壓低于81％時(shí)，可編程掌握器〔PLC〕停頓工作；而一些I/O設(shè)備，當(dāng)電壓低于90％、持續(xù)時(shí)間僅幾個(gè)周波，就有可能被切除。〔4〕90％40～60ms，就可能跳閘?！?〕對(duì)直流電機(jī)。當(dāng)電壓低于80％時(shí)，即可能發(fā)生跳閘事故?！?〕對(duì)變頻調(diào)速器。當(dāng)電壓低于70％120ms時(shí)，可能被退出運(yùn)行。而對(duì)于一些周密加工機(jī)械的電機(jī)，當(dāng)電壓低于90％、持續(xù)時(shí)間超過60ms，也可能發(fā)生因跳閘而退出運(yùn)行?！?〕對(duì)溝通接觸器。當(dāng)電壓低于50％、持續(xù)時(shí)間超過20ms，即可能發(fā)生脫扣斷電?！?〕對(duì)計(jì)算機(jī)。當(dāng)電壓低于60％、持續(xù)時(shí)間超過240ms，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)將可能喪失等。的資料！上海電腦之家工作室HAM-AAF大家都知道UPS可以保護(hù)電腦、凈化電源，雖然現(xiàn)在低功率后備式的UPS350-500元左右，但是購置UPS還是被認(rèn)為是高檔消費(fèi)。再說電腦要升級(jí)的東西太多，多數(shù)發(fā)燒友情愿將有限的資金投資到更能立竿見影的配件上去。作為廉價(jià)的后備型UPS，在市電正常的狀況下此類UPS主要通過濾波器和穩(wěn)壓器慮除外界電源的干擾〔包括高壓脈沖、高頻干擾等〕供給電腦比較穩(wěn)定干凈的220V50HZ溝通電。宣稱帶有濾波功能的電腦插座標(biāo)價(jià)也很高，不少廠品為了降低本錢往往不用專業(yè)的濾波組件，在線路板上用分立元件代替，導(dǎo)致牢靠性下降，質(zhì)量也參差不齊。一般電腦愛好者家里沒有數(shù)字示波儀不行能比照使用濾波插座前后的波形圖，具體質(zhì)量也無從知曉。原來高質(zhì)量的微機(jī)開關(guān)電源的輸入口帶有濾波器，但是現(xiàn)在的廉價(jià)貨統(tǒng)統(tǒng)都省略了。DIYer/改裝一個(gè)帶有抗干擾濾波組件的電腦插座呢？整體花費(fèi)在50〔包括一個(gè)成品的塑料電腦多孔插座20-30元〔開關(guān)電源有較寬的溝通輸入范圍，到是日益增加的家用電器對(duì)電網(wǎng)的干擾日益嚴(yán)峻。所以自制這么個(gè)東西顯示器電腦主機(jī)都能受益。首先要選購材料，考慮到安全性能和制作的便利，可以購置一個(gè)一般的成品電源盒〔電腦商城五金店都有〕買的時(shí)候挑線徑粗的，電源盒內(nèi)接觸銅片厚的產(chǎn)品〔最好是萬用插座以適應(yīng)不同插頭〕，花20-30元左右。然后購置濾波組件，在此不建議用阻容元件和磁環(huán)自己搭，由于電器指標(biāo)不簡(jiǎn)潔掌握而且有現(xiàn)成的何不貪個(gè)便利，到國產(chǎn)的要50-100元。這東西到電子一條街〔如上海的虬江支路〕很簡(jiǎn)潔找到二手貨，這些二手貨大多是從進(jìn)口儀器上拆下來的舶來品，做工質(zhì)量上成，由于是一體化封裝的內(nèi)部線路只要通根本沒問題。選擇時(shí)挑一點(diǎn)的耐壓是250V的電流依據(jù)實(shí)際用量的一倍以上選擇，一般3-6A都可以〔實(shí)際一般微機(jī)連顯示器耗電不到A兩個(gè)濾波器串聯(lián)工作，效果更佳，花費(fèi)在15-20元左右。有了材料自己就可以動(dòng)手制作了將成品一般濾波盒在靠近