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淺析諧波危害與有源濾波

2014-04-04 09:58:10來源:安科瑞作者:吳艷霞已被 90 人閱讀

內容摘要:摘要:諧波的出現,對于電力系統運行是一種污染,它們降低了系統電壓、電流正弦波形的質量,不但嚴重地影響電力系統自身運行,而

摘要:諧波的出現,對于電力系統運行是一種“污染”,它們降低了系統電壓、電流正弦波形的質量,不但嚴重地影響電力系統自身運行,而且還危及用戶和周圍的通信系統。本文通過分析諧波的危害,并提出采用有源電力濾波器進行諧波治理的方案。

關鍵詞: 污染;諧波危害;有源電力濾波器;治理

0 引言

近半個世紀以來,隨著電力電子設備的推廣應用,非線性負荷的迅速增加,特別是高壓直流輸電的運用,使得諧波污染問題日趨嚴重,并因此受到人們普遍的關注和重視。減小諧波影響的技術措施可以從兩方面入手:一是從諧波源出發,減少諧波的產生;二是安裝濾波裝置。常見的濾波器包括無源濾波器和有源濾波器。然而,無源濾波器的濾波效果依賴于系統阻抗特性,并容易受溫度漂移、網絡上諧波污染程度、濾波電容老化及非線性負荷的影響,且僅能對特定的諧波進行有效地衰減,而出于經濟和占地面積方面的考慮,濾波器個數均是有限的,所以對諧波含量豐富的場合,無源濾波器的濾波效果往往不夠理想。有源電力濾波器采用開關變換器消除諧波電流,克服了無源濾波器的缺點。有源電力濾波器有著無源濾波器無可比擬的技術優勢,因此越來越受到人們的關注。

1 諧波的產生與危害

由于電力電子技術的飛速發展,各種電力電子裝置在電力系統、工業、交通及家庭中的應用日益廣泛,尤其是非線性電力設備如有UPS、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。由于正弦電壓加壓于非線性負載,使得基波電流發生畸變產生諧波。主要諧波產生源見表1-1。

表1-1  諧波產生源

 

    
所屬行業
變頻裝置
商業、市政、民用、公用事業、工礦企業等
UPS、開關電源、逆變電源
公用事業、商業、電子、通訊等
地鐵、輕軌、充電站(樁)
交通
單(多)晶硅生產設備、中頻爐
制造業
電弧爐、交流弧焊機、感應加熱裝置
機械、能源、化工

諧波使公用電網中的元件產生附加的損耗,降低了發電、輸電及用電設備的效率。大量三次諧波流過中線會使線路過熱,甚至引起火災。諧波會影響電氣設備的正常工作,使電機產生機械振動和噪聲等,使變壓器局部嚴重過熱,使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短,以致損壞。諧波會導致繼電保護,特別是微機綜合保護器與自動裝置誤動作,造成不必要的供電中斷和生產損失;諧波還會使電氣測量儀表計量不準確,產生計量誤差,給用電管理部門或電力用戶帶來經濟損失。臨近的諧波源或較高次諧波會對通信及信息處理設備產生干擾,輕則產生噪聲,降低通信質量,計算機無法正常工作;重則導致信息丟失,使工控系統崩潰。

據美國官方統計:近20年來,全球范圍內因電能質量引起的重大電力事故已達20多起,每年因電能質量擾動和電氣環境污染引起的經濟損失高達300億美元!2000年4月10日,晉東南電網因運行方式的需要,220kV霍長線停電檢修,220kV長治變由漳澤電廠通過220kV漳長I回單獨供電,向地區網輸送140MW,系統運行正常;20時18分,太焦電鐵三座牽引站產生的諧波和負序電流經110kV系統注入220kV系統,引起該線路送漳澤電廠出線211開關的JGX—11A型晶體管相差高頻保護誤動作,造成晉東南電網瓦解和大面積停電事故,巴公電廠周波降為45.7Hz,與電網解列44分鐘,晉東南11個變電站停電,電氣鐵道停電20多分鐘,電網和用戶均受到較大的損失。

 

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[責任編輯:shuishuicai]
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