諧波治理簡介
電能質(zhì)量的好壞,直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量,評價電能質(zhì)量有三方面標(biāo)準(zhǔn)。首先是電壓方面,它包含電壓的波動、電壓的偏移、電壓的閃變等;其次是頻率波動;最后是電壓的波形質(zhì)量,即三相電壓波形的對稱性和正弦波的畸變率,也就是諧波所占的比重。我國對電能質(zhì)量的三方面都有明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,隨著工業(yè)生產(chǎn)水平和人民生活水平的提高,非線性用電設(shè)備在電網(wǎng)中大量投運(yùn),造成了電網(wǎng)的諧波分量占的比重越來越大。它不僅增加了電網(wǎng)的供電損耗,而且干擾電網(wǎng)的保護(hù)裝置與自動化裝置的正常運(yùn)行,造成了這些裝置的誤動與拒動,直接威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
諧波治理諧波成因
電網(wǎng)諧波來自于3個方面:
1.發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波:發(fā)電機(jī)由于三相繞組在制作上很難做到對稱,鐵心也很難做到均勻一致和其他一些原因,發(fā)電源多少也會產(chǎn)生一些諧波,但一般來說很少。
2.是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波:輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波,由于變壓器鐵心的飽和,磁化曲線的非線性,加上設(shè)計(jì)變壓器時考慮經(jīng)濟(jì)性,其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上,這樣就使得磁化電流呈尖頂波形,因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關(guān)。鐵心的飽和程度越高,變壓器工作點(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn),諧波電流也就越大,其中3次諧波電流可達(dá)額定電流0.5%。
3.是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波:晶閘管整流設(shè)備。由于晶閘管整流在電力機(jī)車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用,給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道,晶閘管整流裝置采用移相控制,從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波,從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負(fù)載時則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達(dá)基波的 30%;接容性負(fù)載時則含有奇次諧波電壓,其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈沖整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明:由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%,這是的諧波源。 [1]
諧波治理諧波來源
電力系統(tǒng)中的諧波來自電氣設(shè)備,也就是說來自發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場不可能是完善的正弦波,因此發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓波形不可能是一點(diǎn)不失真的正弦波。目前我國應(yīng)用的發(fā)電機(jī)有兩大類:隱極機(jī)和凸極機(jī)。隱極機(jī)多用于汽輪發(fā)電機(jī),凸極機(jī)多用于水輪發(fā)電機(jī)。
對于諧波分量而言,隱極機(jī)優(yōu)于凸極機(jī),但隨著科技進(jìn)步,可控硅、IGBT等電子勵磁裝置的投入,使發(fā)電機(jī)的諧波分量有所上升。當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓高于額定電壓的10%以上時,由于電機(jī)的磁飽和,會使電壓的三次諧波明顯增加。同樣在變壓器的電源側(cè)電壓超過額定電壓10%以上時,也會使二次側(cè)電壓的三次諧波明顯增加。由于電網(wǎng)電壓偏移在±7%以下,所以發(fā)電、變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量都比較小,比國家的考核標(biāo)準(zhǔn)低的多,因此發(fā)電、變電設(shè)備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。
為此,影響電網(wǎng)電壓波形質(zhì)量的主要矛盾是非線性用電設(shè)備,也就是說非線性用電設(shè)備是主要的諧波源,非線性用電設(shè)備主要有以下四大類:
· 電弧加熱設(shè)備:如電弧爐、電焊機(jī)等。
· 交流整流的直流用電設(shè)備:如電力機(jī)車、電解、電鍍等。
· 交流整流再逆變用電設(shè)備:如變頻調(diào)速、變頻空調(diào)等。
· 開關(guān)電源設(shè)備:如中頻爐、彩色電視機(jī)、電腦、電子整流器等。
這些用電設(shè)備都是非線性用電設(shè)備,但它們產(chǎn)生的諧波各不相同,具體舉例分析如下:
電弧加熱設(shè)備是由于電弧在70伏以上才會起弧,才會有弧電流,并且滅弧電壓略低于起弧電壓,造成弧電流與弧電壓的非線性。
整流器輸出畸變波形(2張)
此外,弧電流的波形還有一定的非對稱性。正是由于弧電流是非正弦波,造成電弧加熱設(shè)備對電網(wǎng)的諧波污染比較大,而且多為18次以下的低次諧波污染。其實(shí)電焊機(jī)在上世紀(jì)四、五十年代已廣泛應(yīng)用。由于當(dāng)時電弧加熱設(shè)備量少,電焊機(jī)應(yīng)用的同時率就更小了,對整個電網(wǎng)的影響比較小,但發(fā)現(xiàn)在燒電焊時,局部低壓電網(wǎng)的電壓和電流變化很大,有較大的諧波影響。
交流整流直流用電設(shè)備的諧波產(chǎn)生的原因是由于整流設(shè)備有一個閥電壓,在小于閥電壓時,電流為零。這類用電設(shè)備為了提供平穩(wěn)的直流電源,在整流設(shè)備中加入了儲能元件(濾波電容和濾波電感),從而使閥電壓提高,加激了諧波的產(chǎn)生量。為了控制直流用電設(shè)備的電壓和電流,在整流設(shè)備中應(yīng)用了可控硅,這使得該類設(shè)備的諧波污染更嚴(yán)重,而且諧波的次數(shù)比較低。
交流整流再逆變用電設(shè)備,在交流變直流過程中產(chǎn)生的諧波與上述的交流整流直流用電設(shè)備一樣,它在直流逆變成交流時又有逆變波形反射到交流電流,這類設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量不僅有低次諧波,也有高次諧波。
雖然這類設(shè)備單臺容量比上述兩類設(shè)備容量要小,但它的分布面廣,數(shù)量多,是推廣使用的技術(shù)手段,因此它的諧波污染應(yīng)引起足夠關(guān)注。
開關(guān)電源設(shè)備應(yīng)用很廣,它的工作原理是先把交流整流成直流,通過開關(guān)管控制變壓器初級電流的開通和關(guān)閉,從而在變壓器二次側(cè)感應(yīng)出電流,供給用電設(shè)備。此外,開關(guān)電源的頻率比較高一般在40kHz左右,不僅在整流時產(chǎn)生諧波,而且在開關(guān)管開閉時,反射40kHz左右的波至電源。這類用電設(shè)備同樣是單臺容量不大,但它是應(yīng)用面、量的非線性用電設(shè)備,它還有一定量的三次諧波,造成配變的中心線電流居高不下,而且三次諧波還會通過配變污染到10kV電網(wǎng)。
諧波治理現(xiàn)狀淺析
通過對市場的常用用電器的諧波狀況的測試,我們了解到目前我國內(nèi)工業(yè)企業(yè)的諧波污染十分嚴(yán)重,尤其是早些年為了節(jié)能,引入的變頻電源和直流用電器的投入,其5次、7次、11次諧波電流的含量分別占基波的20%、11%、6%,這對于小功率的用戶而言,還不怎樣,但對于大功率的用戶來說,危害就很大了,對于中頻爐用戶,它用常規(guī)的無功補(bǔ)償就無法進(jìn)行,有的用戶用常規(guī)的電容器無功補(bǔ)償,無法投入電容器,有的即便投入了,也對5次諧波電流放大了1.8~3.8倍以上,使得電動機(jī)、變壓器等用電器的銅損、鐵損大大地增加,縮短了設(shè)備的使用壽命,多交了電費(fèi)。
諧波治理諧波治理
1.諧波治理的總體思路。諧波的治理應(yīng)當(dāng)首先考慮預(yù)防,控制好諧波產(chǎn)生的源頭,使系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波盡量減小,就可以更方便的治理或者不用再進(jìn)行進(jìn)一步的治理。因此,在選擇設(shè)備和構(gòu)建系統(tǒng)時,就應(yīng)該將減小諧波做為一項(xiàng)重要的條件來考慮。對于交流和直流兩大類通信電源設(shè)備:在其他條件同等或類似的情況下,UPS系統(tǒng)應(yīng)該優(yōu)先選擇12脈沖或者Delta變換的設(shè)備,直流系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選擇有更好的整流電路和完善的濾波措施的產(chǎn)品。
其次,在預(yù)防的基礎(chǔ)上,再考慮補(bǔ)救措施。特別是對于既有的用戶低壓系統(tǒng)來說,由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本固定,諧波問題的解決只能通過加裝電抗器、濾波器等補(bǔ)救措施得以控制。
2.治理諧波的預(yù)防性措施。預(yù)防性的解決辦法是指避免諧波及其后果出現(xiàn)的措施,如下。
(1)整流器中的相位抵消(通過選擇合適的相位移動,由低脈波數(shù)整流器構(gòu)成的高脈波數(shù)整流器可以消除諧波)或諧波控制。應(yīng)該使用具有較高脈波數(shù)的整流器,如使用12脈沖的整流器來代替6脈沖整流器。
(2)開發(fā)有效的過程和方法來控制、減小或消除電力系統(tǒng)設(shè)備的諧波。
3.治理諧波的補(bǔ)救性措施。補(bǔ)救性的解決方法是指為克服既有諧波問題所采用的技術(shù),包括使用LC無源濾波器、使用有源濾波器、電路解諧,詳見下面的治理方法。
諧波治理治理方法
諧波治理綜述
對于公用電網(wǎng)中的諧波電壓和諧波電流,在世界上和我國均有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,例如國際上IEEEstd519要求商業(yè)和工業(yè)用戶向公共電源系統(tǒng)反饋的THD應(yīng)小于5%。我國國家技術(shù)于1993年又發(fā)布了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549—93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》,根據(jù)不同電壓等級的公用電網(wǎng),明確規(guī)定出了各次諧波電流的允許值見表1。
表1 注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值
標(biāo)準(zhǔn)電壓kV | 基準(zhǔn)短路容量MVA | 諧波次數(shù)及諧波電流允許值,A |
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
0.38 | 10 | 78 | 62 | 39 | 62 | 26 | 44 | 19 | 21 | 16 | 28 | 13 | 24 | 11 | 12 | 9.7 | 18 | 8.6 | 16 | 7.8 | 9 | 7 | 14 | 7 | 12 |
近年來,我國的通信電源行業(yè)也逐漸對諧波電流有了一定的認(rèn)識,在通信行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)中,也已增加了對UPS設(shè)備輸入電流諧波含量的要求,規(guī)定根據(jù)UPS容量的大小和使用場所的重要性等情況將諧波含量指標(biāo)分為3個等級,即5%、15%和25%(通信上由于經(jīng)常使用容量較大的UPS系統(tǒng),系統(tǒng)要求的供電可靠性又高,所以應(yīng)按照5%的指標(biāo)要求)。
在通訊領(lǐng)域,為了使諧波盡量不對油機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生干擾,為了使整個供電系統(tǒng)更安全可靠,將整個系統(tǒng)中各點(diǎn)的電流諧波含量均控制在5%以內(nèi)是的選擇。因此,在新建系統(tǒng)時,應(yīng)對各種設(shè)備專門提出諧波指標(biāo)相關(guān)的要求,以保證系統(tǒng)中的諧波在建設(shè)時就得到控制。對于現(xiàn)有系統(tǒng),由于其正在運(yùn)行,改造的難度和投資都相對大一些,因此,可以考慮在能夠保證整個系統(tǒng)基本安全的前提下,適當(dāng)降低諧波治理的要求。
諧波治理無源諧波
無源濾波的主要結(jié)構(gòu)是用電抗器與電容器串聯(lián)起來,組成LC 串聯(lián)回路,并聯(lián)于系統(tǒng)中,LC回路的諧振頻率設(shè)定在需要濾除的諧波頻率上,例如5次、7次、11次諧振點(diǎn)上,達(dá)到濾除這3次諧波的目的。其成本低,但濾波效果不太好,如果諧振頻率設(shè)定得不好,會與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振。市場上流通較多的采取的濾波方法就是這一種,主要是因?yàn)榈统杀荆脩羧菀捉邮堋km濾波的效果較差,只要滿足國家對諧波的限制標(biāo)準(zhǔn)和電力部門對無功的要求就行了。由于其低成本,市場的需求也就大,一般而言,低壓0.4KV系統(tǒng)大多數(shù)采用無源濾波方式,高壓10KV幾乎都是采用這種方式對諧波進(jìn)行治理。由于我國的中小企業(yè)大多數(shù)是私有的,業(yè)主對諧波的危害認(rèn)識不足,一般不愿意拿出大量的經(jīng)費(fèi)來治理諧波,而有的企業(yè)由于諧波的含量太大,常規(guī)的無功補(bǔ)償不能湊效,供電部門對無功的要求又是十分嚴(yán)格的,達(dá)不到就要罰款。因此,業(yè)主不得不要求濾波。因而,其市場的前景可觀,經(jīng)濟(jì)效益也就可觀了。
國內(nèi)低壓側(cè)高水平的諧波濾除裝置是采用光纖觸發(fā)系統(tǒng),大幅度降低因諧波干擾致使電纜觸發(fā)所產(chǎn)生的誤動。
諧波治理有源諧波
有源諧波濾除裝置是在無源濾波的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它的濾波效果好,在其額定的無功功率范圍內(nèi),濾波效果是的。它主要是由電力電子元件組成電路,使之產(chǎn)生一個和系統(tǒng)的諧波同頻率、同幅度,但相位相反的諧波電流與系統(tǒng)中的諧波電流抵消。但由于受到電力電子元件耐壓,額定電流的發(fā)展限制,成本,其制作也較之無源濾波裝置復(fù)雜得多,成本也就高得多了。其主要的應(yīng)用范圍是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的供電系統(tǒng),尤其是寫字樓的供電系統(tǒng),工廠的計(jì)算機(jī)控制供電系統(tǒng)。對單臺的裝置而言,其利潤是可觀的,但用戶一般不愿意用有源濾波,對于諧波的含量,不必濾得太干凈,只要不危害其他用電器也就可以了。
諧波治理避免諧振
普通電容器對諧波有放大作用,串聯(lián)一定的電抗器既可以保護(hù)電容器,又可以有效地防止系統(tǒng)諧波被放大。根據(jù)GB50053-94《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,“當(dāng)電容器裝置附近有高次諧波含量超過規(guī)定允許值時,應(yīng)在回路中設(shè)置抑制諧波的串聯(lián)電抗器。”GB50227-95《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,“用于抑制諧波,當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為5次及以上時,宜取6%;當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為3次及以上時,宜取12%”。
綜上所述,在建設(shè)通信用供電系統(tǒng)時,應(yīng)在電路解諧的基礎(chǔ)上,首先考慮使用有源濾波器進(jìn)行治理。在建設(shè)初期就考慮解決。如在建設(shè)UPS系統(tǒng)時,直接配置有源濾波器等,這樣不但可以保證建設(shè)的系統(tǒng)更加安全可靠,同時由于可以很方便的實(shí)現(xiàn)末端治理,使供電可靠性及節(jié)能效率都有所增加。
諧波治理對比
諧波治理趨勢
電力網(wǎng)中非線性負(fù)載的逐漸增加是共同的趨勢,如變頻驅(qū)動或晶閘管整流直流驅(qū)動設(shè)備、計(jì)算機(jī)、諧波治理重要負(fù)載所用的不間斷電源(UPS)、節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等,這些非線性負(fù)載將導(dǎo)致電網(wǎng)污染,電力品質(zhì)下降,引起供用電設(shè)備故障,甚至引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)事故等。世界上包括我國的一些建筑物突發(fā)火災(zāi)被證明與電力污染有關(guān)。
諧波治理危害
電力設(shè)備運(yùn)行中的問題和故障,諧波治理通常都是由于電網(wǎng)電氣參數(shù)波動或瞬間干擾所引起,如:電壓波動、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡、功率因數(shù)過低、缺相運(yùn)行等。
長期以來,這些導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行故障、維修工作量增加及增耗電費(fèi)的情況受到用戶和供電部門的廣泛關(guān)注。
電力污染及電力品質(zhì)惡化主要表現(xiàn)在以下方面:電壓波動、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡等。
電源污染的危害
電源污染會對用電設(shè)備造成嚴(yán)重危害,主要有:
*干擾通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作,造成數(shù)據(jù)丟失或死機(jī)。
*影響無線電發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、核磁共振等設(shè)備的工作性能,造成噪聲干擾和圖像紊亂。
*引起電氣自動裝置誤動作,甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。
*使電氣設(shè)備過熱,振動和噪聲加大,加速絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發(fā)生故障或燒毀。
*造成燈光亮度的波動(閃變),影響工作效益。
*導(dǎo)致供電系統(tǒng)功率損耗增加。
諧波治理工程案例
溫州某10KV電解鋅工廠在未濾波之前,其功率因數(shù)為0.8,而采取普通的無功補(bǔ)償,又無法投入,1030KVA(630KVA+400KVA)的變壓器,直接由10KV變到126V,低壓側(cè)的電流達(dá)到14000A,5次諧波電流含量在高壓側(cè)達(dá)到21%。在濾除5次諧波后,5次諧波僅剩5%時,功率因數(shù)可以達(dá)到0.98。用戶由濾波前的每月罰款8000~10000元,到每月獎勵1000元左右。這樣算下來,半年左右就可以收回成本,不僅為企業(yè)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗,也為國家創(chuàng)建綠色電網(wǎng)出了一份力!
礦用提升機(jī):
提升機(jī)作為大功率、頻繁啟動、周期性沖擊負(fù)荷以及采用硅整流裝置對電網(wǎng)造成的無功沖擊和高次諧波污染等危害不僅危及電網(wǎng)安全,同時也造成提升機(jī)過電流、欠電壓等緊停故障的發(fā)生,影響了礦井生產(chǎn)。因此對提升機(jī)供電系統(tǒng)進(jìn)行無功動態(tài)補(bǔ)償和高次諧波治理,對于提高礦井提升機(jī)和電網(wǎng)的安全運(yùn)行可靠性、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益意義巨大
提升機(jī)單機(jī)裝機(jī)功率大,在礦井總供電負(fù)荷中占的比重較大。伴隨煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、井筒的加深,要求配套的提升機(jī)裝置容量也越來越大,單機(jī)容量已達(dá)到2000~3000kW,有的甚至達(dá)到5400kW,單斗提升裝載量達(dá)34t。這么大的負(fù)載啟動將對電網(wǎng)造成很大的沖擊電流,無功電流成分較大,功率因數(shù)較低。所以大功率提升機(jī)對供電電網(wǎng)的容量和穩(wěn)定性要求更高。
其中大功率提升機(jī)主要的問題是:
引起電網(wǎng)電壓降低及電壓波動;
高次諧波含量豐富,其中普遍存在如2、4次偶次諧波與3、5、7、11等奇次諧波共存的狀況,使電壓畸變更趨復(fù)雜化;
功率因數(shù)低
解決上述問題的方法是用戶必須安裝具有快速響應(yīng)速度的BF-2B動態(tài)濾波及無功補(bǔ)償裝置,該裝置使用大功率可控硅開關(guān)模組。系統(tǒng)響應(yīng)時間小于2Oms,可以滿足嚴(yán)格的技術(shù)要求。保定巴方具有豐富的煤礦現(xiàn)場成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),如山西玉華煤礦等項(xiàng)目,濾波及無功補(bǔ)償裝置投運(yùn)至今運(yùn)行效果良好,單月節(jié)省電費(fèi)在10萬元以上。
諧波治理危害簡介
諧波治理產(chǎn)生
諧波主要是由于大容量整流或換流設(shè)備以及其它非線性負(fù)荷,導(dǎo)致電流波形畸變造成的。我們對這些畸的變交流量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解,即可得到50Hz的基波分量和頻率為基波分量整數(shù)倍的諧波分量。
諧波治理危害
1.諧波對系統(tǒng)的普遍影響
首先,諧波會增加設(shè)備的銅耗、鐵耗和介質(zhì)損耗進(jìn)而加劇熱應(yīng)力,從而運(yùn)行中需要降低設(shè)備的額定出力。其次,諧波還可以使電壓峰值增大,若忽略相位差,則峰值電壓上升的標(biāo)幺值就等于電壓峰值系數(shù),這種電壓升高會導(dǎo)致絕緣應(yīng)力升高,最終有可能使電纜絕緣擊穿。最后,諧波還會引起負(fù)載設(shè)備損壞(這里負(fù)載設(shè)備損壞廣義的定義為由電壓畸變引起的任何設(shè)備故障或工作不正常),并縮短設(shè)備壽命。
另外,3倍數(shù)次諧波即使在負(fù)載平衡的情況下也會使中性線帶電流,并且此電流有可能等于甚至大于相電流。這種情況會導(dǎo)致零地電位差的升高,而且中性線上的開關(guān)和電纜等的選取都需要做出適當(dāng)調(diào)整。此外,如果諧波引起了諧振,則極大的諧振電流會在電源系統(tǒng)中引起更大的破壞。
2.諧波影響柴油發(fā)電機(jī)組的正常供電
柴油發(fā)電機(jī)組的內(nèi)阻相對市電要大得多,諧波所造成的電壓波形失真也大很多。因此,在市電供電時,諧波的影響不易發(fā)現(xiàn);但當(dāng)油機(jī)供電時,諧波對供電系統(tǒng)的影響就會明顯得多,比如使油機(jī)輸出的電壓波形出現(xiàn)嚴(yán)重失真。這時,如果油機(jī)的控制部分對嚴(yán)重失真的輸出波形進(jìn)行判斷,就可能會認(rèn)為是過壓、超頻等原因,從而造成油機(jī)停機(jī);或者使UPS等通信重要負(fù)荷不能使用油機(jī)電源,而是依靠蓄電池放電供電,如市電停電時間過長,就會造成UPS停機(jī)。所以,針對輸入電流諧波含量較大的設(shè)備,都要求必須增大油機(jī)與設(shè)備的配比倍數(shù)(即將油機(jī)降容使用),即將油機(jī)容量加大到設(shè)備容量的2~5倍,以減小諧波失真和繞組的發(fā)熱等情況。但這種方法的成本是非常昂貴的,而且也不能保證UPS和柴油發(fā)電機(jī)組的兼容,由于柴油發(fā)電機(jī)組的欠載,還會引出油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)方面的問題。
另外,諧波使發(fā)電機(jī)的銅損和鐵損增加。當(dāng)發(fā)電機(jī)的自然振蕩頻率在脈動磁場頻率附近時,發(fā)電機(jī)會發(fā)生超同步諧振。
3.諧波對電容器組的影響
諧波對電容器組的影響也比較嚴(yán)重,主要有以下幾種情況。
●電容器由于諧波電流而過載,因?yàn)殡娙萜鞯碾娍闺S著頻率的升高而減小,這使得電容器稱為諧波的吸收點(diǎn)。同時,諧波電壓產(chǎn)生大電流會引起電容器熔絲熔斷。
●諧波往往會使介質(zhì)損耗增加,其直接后果是額外的發(fā)熱和設(shè)備的壽命縮短。
●電容器和電源電感結(jié)合構(gòu)成并聯(lián)諧振電路,其諧振頻率可以計(jì)算得出。在諧振情況下諧波被放大,最終的電壓會大大高于電壓額定值并導(dǎo)致電容器損壞或熔絲熔斷。
4.諧波對變壓器的影響
諧波環(huán)境下的變壓器會受到如下?lián)p害。
●負(fù)載損耗增加。負(fù)載損耗包括銅耗和雜散損耗(線圈渦流損耗)。雜散損耗是決定由非線性負(fù)載引起的變壓器鐵心額外發(fā)熱損耗的最重要因素。
●磁滯和渦流損耗增加。這些損耗會隨著頻率的升高而大大增加,而且由諧波引起的渦流損耗比由諧波引起的磁滯損耗大。
●變壓器電感與功率因數(shù)校正電容器之間可能產(chǎn)生諧振。
●由于峰值電壓增加而導(dǎo)致絕緣應(yīng)力增加。
上述損耗會導(dǎo)致變壓器發(fā)熱及相應(yīng)的壽命損失。
5.諧波對保護(hù)裝置、通信電路和電子設(shè)備等的影響
諧波還會干擾保護(hù)繼電器、測量設(shè)備、控制電路和通信電路以及用戶電子設(shè)備等,還會使靈敏設(shè)備發(fā)生誤動作或元件故障。諧波在以下幾個方面影響保護(hù)和控制裝置、測量設(shè)備、通信電路和電子負(fù)載。
●諧波影響斷路器的開斷能力。
●受電壓和電流峰值或零值控制的繼電器會受到諧波的影響。在有諧波存在時,機(jī)電型繼電器的延時特性會改變。零序電流繼電器不能區(qū)分零序電流和3次諧波電流,從而導(dǎo)致誤跳閘。
●測量儀表對非正弦信號呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)特性,從而導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確。
●諧波通過感性耦合干擾電話線路。
●由于過零點(diǎn)的移動,諧波影響電子裝置和控制電路的正常工作。
●諧波干擾用戶負(fù)載,這對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特別值得關(guān)注。
●諧波縮短白熾燈的壽命和引起熒光燈的故障。