电力系统谐波的危害与治理
【摘要】 谐波污染是影响电力系统安全稳定运行的主要因素之一,谐波影响了电力系统中的电能质量,会产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率。对谐波污染的有效治理,对于保证电力系统的经济运行具有重要的意义。本文介绍了电力系统中常见的谐波污染源种类,分析了谐波污染的危害,并对谐波治理方法进行了总结。
【关键词】 电力系统谐波治理
1 电力系统中谐波的来源
谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量,而基波是指其频率与工频相同的分量。就电力系统中的三相交流发电机发出的电压来说,其正常波形是正弦量,即电压波形基本上无直流和谐波分量。随着电网中各种电力电子设备的增加,电网的谐波污染日益严重。谐波会使电网中电压和电流波形发生畸变,严重影响电力系统中的电能质量。对电力系统中谐波污染的有效治理,对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要的意义。
电力系统中的谐波主要由非线性或者对电流进行周期性开断控制的电气设备产生。电力系统中的谐波源主要有以下两种:一是具有非线性电流电压特性的设备,如感应炉、电弧炉、变压器等。还有就是装有电力电子器件对电流进行控制的设备,如变流装置、变频器、交流控制器等。
这些谐波源中,在设备的电源侧有整流回路的都会产生因其非线性引起的谐波。在输出侧的逆变电路中,对于电压型电路来说,输出电压是矩形波。对电流型电路来说,输出电流是矩形波。矩形波中含有较多的谐波,对负载会产生不利影响,因此即使电力系统中电源的电压是正弦波,也会由于这些非线性元件的存在使得电网中总有谐波电流或电压的存在。因此电网谐波的存在主要在于电力系统中存在各种非线性元件。
2 电力系统谐波的危害
电力系统中由于谐波所引起的不良反应十分广泛。谐波污染会使系统中的设备产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率。大量的三次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾。谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,引起严重事故。谐波影响各种电器设备的正常工作,使电机发生机械振动、噪声和过热,使变压器局部严重过热,使电容器、电缆等设备过热,使绝缘老化,寿命缩短以至损坏。谐波会对邻近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量,重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。谐波会导致继电保护和自动装置的误动作,并使电气测量仪表计量不准确。
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