現代電力電子設備的大量使用,如照明控制系統、開關電源、不間斷電源(UPS)、變頻器、整流器、直流焊機、電弧爐、數控機床、電子控制設備等等,所產生的非線性電流以諧波的方式影響著電網并加重它的負擔。在常規的功率因數調整系統中,電力電容器與電力變壓器形成了一個諧振電路,使得諧波電壓和諧波電流放大,加重了諧波的危害程度。在用電容器進行無功補償時,通過串聯調諧電抗器得以解決電路的諧振,抑制或濾除諧波避免這些諧振現象。

導致用戶電力設備故障或誤操作,電流、電壓以及頻率的靜態偏差和動態擾動都統稱為電能質量問題。其表現為:電流波形畸變嚴重;無功功率損耗過大;電壓、頻率有效值的變化;電壓波動以及閃變、電壓暫降、短時中斷和三相電壓不平衡;暫態和瞬態過電壓以及這些參數變化幅度。

電能和其它產品有所不同,發、輸、變、配、用是同時完成的,發、輸、變、配和用電設備是連接在一起的一個系統。因此,電能質量不但取決于發、輸、變、配這些環節,而且還取決于用電這個環節;電能質量不但取決于發、輸、變、和配和勘測、設計、施工、運行這些環境,而且還取決于用電的勘測、設計、施工、運行這些環節。如果說電能質量是一個環境,那么這個環境則需要上述各方特別是電力部門和各個環節的協調配合,共同努力來創造。

在諧波比較大的用戶,應根據實際測量的諧波量大小,安裝諧波濾波設備,將諧波電壓和諧波電流限制在國家標準值以內,以保證電能質量和電氣設備的安全。


通過無功補償和諧波治理,改善電能質量,從而延長電器的使用壽命,降低電力損失、避免系統諧波過載及電壓崩潰,消除對電力電子設備的干擾而節省可觀的建設投資和運行費用。


關于諧波

現在的一些工業商業和數據中心的配電系統中,經常會出現一些原因不明的故障和事故。例如:在額定負荷范圍內,補償電容器、投切開關或者熔斷器發熱燒毀、一些控制元件或控制保護設備產生異常誤差或誤動作、負荷開關失控、生產工藝和產品質量不穩定等問題,我們應該有所警覺,這些原因莫名的故障最有可能的起因只有一個——電力諧波及其影響。

在理想情況下,我國電源提供的電壓和電流是具有標準50HZ頻率的正弦波形,但在實際中供電電壓和電流的波形由于某些因素產生了畸變,即疊加了諧波成分。

諧波主要由諧波電流源產生:當正弦幾波電壓施加于非線性設備時,設備吸收的電流與施加的電壓波形不同,電流因而發生了畸變,由于負荷與電網相連,故諧波電流注入到電網中,這些設備成為電力系統的諧波源。

諧波(Harmonic),一個周期性電氣量中,頻率大于1整數倍基波頻率的正弦波分量,由于諧波頻率高于基波頻率,因此又稱高次諧波。


          



諧波頻率與基波頻率的比值稱為諧波次數。諧波源頻率(fn)表示如下:

Fn=fo(K*N±1)

Fo=基波頻率數量

K=正整數(1,2,3…)

N=整流數目1,2,3…

例:6脈沖整流(P=6 K取1)

Fn=5,7,11,13

諧波含量(電壓或電流)

從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。

諧波含有率

周期性交流量中含有的第n次諧波分量的均方根值與基波分量的均方根值之比(用百分數表示)。第n次諧波電壓含有率以FUNDUn表示,第n次諧波電流含有率以FUNDIn表示。

總諧波畸變率

周期性交流量中的諧波含量的方均根值與基波分量的方均根值之比(用百分數表示)。

電壓諧波總畸變率以THDu表示。

電流諧波總畸變率以THDi表示。



2016年02月15日

關于電能質量

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