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摘要:谐波的危害随着工业中非线性和冲击性负载接入数量的不断增多而逐渐突显,已经对供配电系统产生严重的影响,所以真对谐波产生的原因进行有针对性的治理具有重要的意义,是电力系统运行、经济发展的必然选择。本文探讨了供配电系统中电力谐波及其治理方法。
关键词:供配电系统;电力谐波;治理方法
电力谐波在供配电系统中可以说是普遍存在的而且是影响是一个累积的过程,初期可能并不明显,但是随着运行时间的延续,谐波的危害会逐渐显露出来,造成严重的后果。因此要加强对于谐波的管理,采取有效的谐波治理策略,对谐波进行综合治理确保企业的持续健康发展。
1供配电系统中电力谐波的产生原因
1.1发电系统产生的谐波
受制造工艺水平的限制,如发电机三相绕组绝对对称技术、铁心绝对均匀技术等,使电源基波电势生成的过程中必然会同时生成谐波电势,谐波电势受自身性能影响会改变电网波形,由于发电系统所产生的谐波幅值比较小,所以现阶段虽认识到此阶段会产生谐波,但针对性的治理措施较少,通常被直接忽略。
1.2输配电系统产生的谐波
电力变压器,变压器铁心饱和、非线性磁化曲线等因素都会导致谐波生成,而且谐波具体大小、影响范围等与各因素的实际状况有着直接的关系,通过对电力系统的分析发现,这种原因生成的谐波规模相对也比较小,所以考虑到针对性的治理方法会消耗较多的资金等,在治理的过程中也不将此类谐波视为重点。
1.3用电设备
通过对电网谐波的检测发现非线性用电设备直接接入电网是电网谐波产生的主要原因,整数次谐波、非整数次谐波等多样化、影响程度较强的谐波,均是非线性用电设备引起,电力电子设备、波动负荷、感应电动机等在工业生产中都比较常见的设备都会产生电网谐波,甚至在工业生产中应用的荧光灯、高压汞灯、高压钠灯等电源设备也会在使用中产生谐波,大型灯光系统产生谐波,及大量电单车充电也会在使用中产生谐波,这些虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。由此可见针对电网谐波的治理主要以用电设备产生的谐波为主。
2谐波所产生的危害
2.1引发配电系统中的串联以及并联的谐振。特别是电容器件,所造成的问题具有突出的表现。而引起的配电系统中的串联以及并联的谐振在谐波过电压以及过电流的同时将会对于无功补偿的设备进行巨大的损坏。
2.2对于电压以及电流所产生的波形的畸变,会大大的增加测量仪器中的数值的误差,并且从而促使相关的继电保护设施以及控制装置进行错误的动作。
2.3依据谐波电流以及电机旋转磁场之间所产生的相互作用,并且以此形成的脉动转矩,将会令电机的机械组件之间产生剧烈的振动,大大的减低了点击的工作效率,与此同时还会有强烈的噪声伴随而来,造成噪声污染,危害人类身体健康。
2.4因为谐波会产生相应的附加损伤以及消耗,因此会大大的加剧电气设备所产生的热能,将自身的温度增加,甚至会导致诱发局部器件或是位置过热有加速绝缘体等保护元件的老化程度,是设备的使用寿命大大缩短以及运转的速率大大降低。
2.5根据电力线上的线路以及平行的通信的线路间的所存在的磁场与电场之间的契合。而谐波电流的所产生的磁场则会位于通信内部对其他元件电路产生相应的干扰以及影响,对通信设施的工作质量大大的影响,更有甚者在达到银锭的功率的同时会将通信设备造成巨大的严重的损害。
3供配电系统中电力谐波的治理方法
3.1选择合理的供配电系统,改进电气系统设计,并宜按相应原则配置
非线性负荷靠近电源端;将非线性负荷与线性负荷的供电电源隔离,由不同母线段供电。为抑制贵重设备或功能重要设备(如大型计算机系统、医疗建筑中的核磁共振机、CT机、X光机加速器治疗机、整流装置、变频设备、等谐波源)宜采用专用配电回路或专用变压器供电。改善三相不平衡度,将不对称负荷合理分配到各相或分散接到不同的供电点上。谐波含量较高且功率较大的低压用电设备的配电回路应采用专路供电。对谐波源进行合理配置,宜将具有互补作用的谐波源设备接在同一段母线上。
3.2抑制电容器电压
如果在电力系统中采用选相断路器投切电容器河以消除或者基本消除投切电容器过程中产生的瞬态电压,从而减少谐波的产生。当谐波与电力电容器组并存时,电力电容器会对某次谐波电流进行放大从而导致过电流和过电压影响系统的运行安全。针对这个问题河以在回路中串联相应的滤波电抗器,降低谐波次数缩小谐波电流。
3.3严格控制非线性用电设备与电源之间的电气距离
此种方法是通过有意识的降低供配电系统阻抗,使供电电压等级上升,实现降低电力谐波产生的实际危害的目的,例如,多次谐波治理后,某供电厂对分别在两个110kv变电所架设一回35kv专线的母线上的谐波测量值仍极其接近国家标准,但电业局在该供电厂附近5米距离位置新建220kv变电所,在较大容量同步发电机的作用下,直接用5回35kv专线供电,在电气距离相比之前明显降低的情况下谐波对电气设备的危害缩减,实践证明达到谐波治理目的,但此治理方法对资金投入和电网规划协调可行性的依赖较强。
3.4控制谐波的隔距
大量实践证明供配电系统中产生的谐波除对本级电网构成威胁外,其在变压器处理后也会对上一级甚至几级电网构成影响,所以在治理的过程中必须对其影响范围和程度进行治理,结合此思路人们在实践中进行不断的探索,例如在对三相整流变压器进行接线时采用Y/Δ、YO/Δ、YO/Y的方法,对三次及三的倍数次谐波都可以有较好的抵制效果,使谐波在整个电网中的影响范围得到缩减。
3.5安装滤波器及静止无功补偿装置
现阶段所应用的滤波器分为无源与有源两种,前者是通过将串联或并联L、C的滤波器连接在变压器二次侧出口,使其产生与谐波相对应的谐振,滤波器两侧的电压在谐波发生时几乎消失,缩减变压器一次侧谐波分量,但在应用的过程中需要考虑电网抗阻和运行状态对补偿实际效果的干扰,而且当并联应用与滤波器形成并联谐振会加大谐波的危害性,对滤波器的使用性能构成直接的威胁,所以前者的实际应用范围受到严重的限制;而后者是在谐波电流从补偿对象上已经检测出后,利用补偿装置生成与其大小相同但极性相反的补偿电流,使基波分量这种不会产生实际影响的因素生成,此种滤波器受电网抗阻的影响较小,所以应用范围较大。而针对在工业生产中应用的轧钢机等非线性冲击负荷设备产生的随机谐波,应针对行的安装静止无功补偿装置,使供配电系统整体抗谐波能力得到提升。
3.6装设静止无功补偿装置。
对大型电弧炉及晶闸管控制的轧钢机等非线性设备,由于其负荷是冲击性的,而且是随机的,因此宜装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置,提高供电系统承受谐波的能力。对于大容量的电力设备,特别是大容量的电容器组,回路内增设限流装置或串联电抗器以抑制电力谐波的产生。
综上所述,伴随着时代的发展,社会的进步,针对配电系统的谐波危害的问题也会相应的增多,而相对应的解决措施以及方式方法也会相应的被发现。谐波抑制是长期综合性的治理过程,只有各个方面都严格按照标准执行,并积极主动地进行谐波治理,才能既减少电能损耗,又能保证电气设备安全、稳定运行。
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