简介: 摘要:近十多年来,由于电力电子制造技术和变流技术的突破与发展,同时电力电子设备的工作可靠性得到了很大的提高,在电力系统中得到了广泛的应用,一方面它提高了我们的生产效率,改善了我们的生活,另一方面大量的非线性电力电子设备的使用将会产生大量的谐波,轻则降低设备的运行效率,严重时将损坏设备。因此,分析谐波产生的原因,采取消除谐波的措施,减轻谐波的危害具有重要的实际意义。 关键词:谐波 ; 危害 ; 治理 一、电力系统中谐波的危害 1. 对供配电线路的危害 1.1 影响线路的稳定运行 供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护,使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器与感应式继电器对 10% 以下含量高达 40% 时又导致继电保护误动作,因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器虽然具有许多优点,但由于采用了整流取样电路,容易受谐波影响,产生误动或拒动。这样,谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 1.2 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。如民用配电系统中的中性线,由于荧光灯、调光灯、计算机等负载,会产生大量的奇次谐波,其中 3 次谐波的含量较多,可达 40% ;三相配电线路中,相线上的 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。另外,相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率,从而降低电网电压,浪费电网的容量。 2. 对电力设备的危害 2.1 对电力电容器的危害 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。对于膜纸复合介质电容器,虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的 1.38 倍 ; 对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的 1.43 倍,但如果谐波含量较高,超出电容器允许条件,就会使电容器过电流和过负荷,损耗功率超过上述值,使电容器异常发热,在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是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。另外,谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形,尖顶电压波易在介质中诱发局部放电,且由于电压变化率大,局部放电强度大,对绝缘介质更能起到加速老化的作用,从而缩短电容器的使用寿命。一般来说,电压每升高 10% ,电容器的寿命就要缩短 1/2 左右。再者,在谐波严重的情况下,还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。 2.2 对电力变压器的危害 谐波使变压器的铜耗增大,其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大,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。同时由于以上两方面的损耗增加,因此要减少变压器的实际使用容量,或者说在选择变压器额定容量时需要考虑留出电网中的谐波含量。除此之外,谐波还导致变压器噪声增大,变压器的振动噪声主要是由于铁心的磁致伸缩引起的,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,有时还发出金属声。 2.3 对电动机的危害 谐波对异步电动机的影响,主要是增加电动机的附加损耗,降低效率,严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场,形成与电动机旋转方向相反的转矩,起制动作用,从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐波电流,当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动,发出很大的噪声。 2.4 对低压开关设备的危害 对于配电用断路器来说,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,同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难,且谐波次数越高影响越大;热磁型的断路器,由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热,使得额定电流降低与脱扣电流降低;电子型的断路器,谐波也要使其额定电流降低,尤其是检测峰值的电子断路器,额定电流降低得更多。由此可知,上述三种配电断路器都可能因谐波产生误动作。 二、谐波治理的方法 1. 无源滤波器 无源滤波器由于结构简单,经济,并且运行经验丰富而得到了广泛的使用。常用的无源滤波器由主要由电容器和电抗器串联或并联而成,并调谐在某个需要的频率上。无源滤波器在其调谐频率处阻抗理论上为零,因此可以滤除掉谐波。 实践证明,在电力系统中根据谐波的具体情况安装消除相应频率的无源谐波滤除装置能有效地减小此特定频率的谐波。按接入系统的方式不同分两类,并联接入系统的为并联型无源滤波器,串联接入系统的为串联型无源滤波器。 1.1 并联型无源滤波器 在实际工程中,无源并联滤波器往往兼有无功补偿和改善功率因数的双重功能,一般是先计算需要补偿无功的容量,再来确定相应电抗器的容量,一般采用基波时电抗器占电容器补偿容量的百分数表示。为了能在限制谐波电流的同时不发生谐振,在工程中需选择电抗器和电容器的参数使之偏离各次谐波的谐振点,如为了滤除 5 次和 3 次谐波,在高压供配电系统中,电抗器容量 SL 和电容器容量 SC 比常选择为 5% 和 12% ,而在低压配电系统中,电抗器容量 SL 和电容器容量 SC 比常选择为 7% 和 14% 。 除了常用的单调谐滤波器外,还有双调谐滤波器,其结构如图 1-b 所示,由电路理论知识我们知道它具有两个谐振频率,能同时吸收两个不同频率的谐波,其滤波效果相当于两个单调谐滤波器。双调谐滤波器的优点是基波损耗小,但结构复杂,调谐困难,故很少采用。 1.2 串联型无源滤波器 串联型无源滤波器一般由电容器与电抗器串联构成,并且串联连接在电源与负荷之间。其工作原理是使滤波器中串联的电容和电感谐振点为工频频率,当将其串联在电源与负荷之间时,由于对工频阻抗很小,但对谐波的阻抗却很大,这样工频电流可以正常通过,但会阻碍谐波电流的流动,当谐波的频率偏离得越多,对该次谐波的阻抗也越大,滤除效果也越好。串联型无源滤波器最大的特点是只需要用一个滤波器就能够消除掉所有的谐波。 由于串联型无源滤波器串联在电路主回路中,当滤波器故障时会影响供电的可靠性,必要的时候可增加旁路回路以提高供电可靠性。 2. 有源滤波器 近年来发展起来的有源滤波器是一种由电力电子器件构成的谐波滤除装置、其通过检测回路中的谐波电流,控制电力电子器件即时产生一个电流注入到系统中,此电流大小与谐波的电流大小完全相等,但方向相反,于是消除了相应的谐波,达到了滤除谐波的目的,有源滤波器能够同时对不同大小和频率的谐波进行快速的跟踪滤除。之所以称为有源,是相对于无源 LC 滤波器只能被动吸收固定频率的谐波而言,有源滤波器通过检测回路中负载电流,通过计算进行各次谐波的分离,控制并输出一个电流,抵销负载中的谐波电流,实现实时动态跟踪补偿,有源滤波器在滤除谐波的同时还可补偿无功和三相的不平衡。 有源滤波器谐波治理效果比无源滤波器更好,理论上一台装置就可以滤除所有谐波,并且不会引起系统谐振等问题,但是现阶段造价相对较高。 参考文献 [1] 电能质量 - 公用电网谐波 .GB/T14549-1993[J]. [2] 蒋平,邓俊雄,曹莹 . 一种先进的电网谐波检测方法 [J]. 电工技术学报 .2000.(06) [3] 陈伟华 . 电磁兼容实用手册 . 北京:机械工业出版社 .1998. [4] 吕润馀 . 电力系统高次谐波 .[M]. 北京:中国电力出版社 .1998.
简介:针对马铃薯环腐病易传染,扩散面积大,不易检测,提出马铃薯环腐病的光学无损检测方法,设计了一种基于近红外光谱的马铃薯光谱采集系统。本系统可以完成对马铃薯的光谱采集,从而对比健康马铃薯和带有环腐病的马铃薯的光谱图,通过对比Matlab小波消噪中几种常用的方法找出最适合马铃薯光谱图消噪的方法,为后续马铃薯环腐病光谱分析,计算,建立数学模型,从而实现对马铃薯环腐病的检测和评价功能做铺垫。本研究表明,运用Matlab默认阀值法对马铃薯光谱进行小波消噪,通过对比原始光谱和消噪后的光谱,能有效的消除马铃薯光谱中多余的噪声。研究结果为马铃薯内部缺陷的光谱定性判别提供了参考,提高了马铃薯光谱特征选取的准确率和精度。
简介:摘要:介绍了云铜锌业扩能改造十万吨,配套的供电系统增容配套改造,这次是非同相逆并联技术运用于锌电解的一次实践案例,并分析了采用本方案时取消或简化滤波装置的可能性。对本次采用非同相逆并联整流系统主要性能的几个问题的论述,旨在将目前应用中有争议、不足或较易忽视的问题进行理性的取舍,使新上整流系统相对安全可靠。
简介:摘要:社会生产与生活中电费的收取是在电力系统采集到的电能计量信息基础上进行,因此,电力系统中电能的计量与采集准确与否至关重要。在电学领域,谐波是指电流/电压中基波频率整数部分。在电能计量过程中,如果电信号非工频(50Hz),则被视为谐波。电网中一旦产生谐波,会破坏正弦电压的常规波形,导致电能异常损耗并可能进一步引发输送电系统故障。在输送电中,如果谐波超过本线路总电压的30%,则会破坏负载平衡,发生集肤效应。此时,如果不及时采取措施,就会对中性线施加电流,从而发生严重电力事故,如发电机跳闸、大面积停电等。在智能电表使用过程中,如果要有效应对谐波危害,须首先做好谐波计量和分析工作。