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电力系统高次谐波分析
更新时间:2018-02-10 发布:www.1024sj.com

经由过程对电力系统高次谐波发生的缘由及风险的研究分析,着重探讨电力系统抑制谐波的措施。

0 前言
  随着电力电子技术的飞速成长,各类新型用电装备越来越多地问世和使用,高次谐波的影响越来越严重。电力系统遭到谐波污染后,轻则影响系统的运行效率,重则损坏装备以致风险电力系统的平安运行。之前,电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率,现在世界列国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一,准确熟悉谐波已成为电力工作者的重要使命之一。是以,研究和分析谐波发生的缘由、风险和抑制谐波的措施具有重要的现实意义。
1 谐波发生的缘由
  在供电系统中谐波的发生主要是由两年夜身分酿成的:
  (1)可控硅整流装配和调压装配等的普遍使用,晶闸管在年夜量家用电器中的普通采用和各类非线性负荷的增加致使波形畸变。
  (2)装备设计思想的改变。曩昔倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较年夜的设计。现在为了竞争,对电工装备倾向于采用在临界情况下的设计。例若有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段,而在这些区段内运行会致使激磁材料波形严重畸变。

2 谐波对电力系统的风险
  谐波对电力系统的污染日益严重,谐波源的注进使电网谐波电流、谐波电压增加,其风险波及全网,对各类电气装备都有分歧水平的影响和风险。现将对具体装备的风险分析以下:
  (1)交流发机电。同步电念头及感应电念头在定子绕组和转子绕组发生附加热消耗,热消耗除谐波电流铜损I2nR之外,还由于电流的集肤效应,发生附加消耗,对转子引发热消耗增年夜。对年夜型汽轮发机电来说,若发生屡次谐波振荡,谐波电流跨越额定电流的25%时,由于上述缘由可能会致使转子局部过热而损坏。对变压器来说,铁芯发生热消耗,尤其是涡流消耗年夜,在变压器绕组中有谐波电流,在铁芯中感应磁通,发生铁损。
  (2)排挤线路谐波电流发生热损,较年夜的高次谐波电流份量能显著地延缓潜供电流的熄灭,致使单相重合闸失败。电缆中的谐波电流会发生热损,使电缆介损、温升增年夜。
  (3)电力电容器由于谐波电流会引发附加尽缘介质消耗,加速电力电容器尽缘老化。系统谐波电压或电流发生谐振则引发过电压和过电流,对电气装备尽缘损坏,引发噪音与振动。
  (4)电子计较机遇由于谐波干扰发生失真;工业电子装备功能会因其被破坏。
  (5)对继电庇护、自动控制装配和计较机发生干扰和造成误动作,造成电能计量的误差。
  (6)谐波电流在高压排挤线路上的流动除增加线损外,还将对相邻通讯线路发生干扰影响。
3 电力系统抑制谐波的措施
  为了把谐波对电力系统的干扰(污染)限制在系统可以接受的范围内,我国和国际上划分公布了“电力系统谐波经管暂行划定”和IEC尺度,明确了各类谐波源发生谐波的极限值。
  电力系统抑制谐波的主要措施有:
(1)在抵偿电容器回路中串联一组电抗器

  在未加Xc前,略往电阻,谐波源In母线处的谐波电压为:Un=Xsn•In;并联了抵偿电容器后,则谐波源的输进谐波电抗为:此时谐波电压,注进系统的谐波电流Un,Isn>In.即并联电容器使系统的谐波被放年夜了。若是对应某次谐波有Xsn-Xcn=0即发生谐波,则其谐波电流、电压都趋于无限年夜。为了解脱这一谐振点,凡是在电容器支路串接电抗器,其感抗值的选择应使在可能发生的任何谐波下,均使电容器回路的总电抗为感抗而不是容抗,从基本上消除发生谐波的可能性。
  (2)装设由电容、电感及电阻组成的单调谐滤波器和高通滤波器
  单调谐滤波器是针对某个特定次数的谐波而设计的滤波器,高通滤波器是为了吸收若干较高次谐波的滤波器。应装设的滤波器类型、组数及其调谐频率(滤波次数)可由具体计较决议。
  如电力机车是年夜功率单相整流装配,它有谐波问题,凭据实测资料,韶山-1型机车电流的谐波含有率年夜致如表1,影响电力机车注进电力系统谐波电流的身分很多,接触网是影响身分之一,图中Zsn为电力系统的谐波阻抗,供电臂全长为L,臂上只有一辆电力机车,位于离变电所l处。

  设接触网单元长度的n次谐波阻抗、导纳划分为Zn、Yn,则其n次谐波特征阻抗Zcn和传布常数γn


  可见一般接触网对机车谐波电流起到放年夜作用,当机车处于供电臂结尾(l=L时)放年夜作用最年夜。解决牵引机车的谐波问题,一般方式是在牵引变电所装设3、5、7各次滤波器。近年新投运的部门电力机车改用车载分次滤波器的方式,滤除3、5次谐波效果很好。
(3)增加整流相数
  高次谐波电流与整流相数紧密亲密相关,即相数增多,高次谐波的最低次数变高,则谐波电流幅值变小。一般可控硅整流装配多为6相,为了下降高次谐波电流,可以改用12相或36相。当采用12相整流时,高次谐波电流只约占全电流的1%,风险性年夜年夜下降。
  (4)当两台以上整流变压器由统一段母线供电时,可将整流变压器一次侧绕组划分交替接成Y型和△形,这就可以使5次、7次谐波相互抵消,而只需斟酌11次、13次谐波的影响,由于频次高,波幅值小,所以风险性减小。
4 结论
  (1)谐波的发生影响整个电力系统的情况,如在通讯中因发生谐波噪声使通话质量下降,使控制和庇护装备发生误动作和使电力装配与系统过载,给电力系统正常运行造成风险。
  (2)谐波的经管凡是是制定用户公共毗连点处的电压谐波含量限制尺度,即制定有关尺度,接纳响应措施,严酷控制,净化电力系统情况。
  (3)在丈量谐波时必需注重PT与CT的切确度,否则造成误差很年夜,用CT末屏分压测取系统的谐波电压具有准确、利便的优点。在超高压系统谐波电压测试中获得推行运用。

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