2022年浅谈电力系统中的谐波问题 .pdf

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1、浅谈电力系统中地谐波问题摘要：随着各种非线性负荷地广泛应用, 电力系统中地谐波问题日益严重 , 并危及电力系统及用电设备地安全经济运行. 文章阐明了谐波地定义 ,简要分析了电力系统中谐波地来源、危害及其限制标准, 并介绍了现阶段谐波污染地几种主要治理方法. 关键字：电力系统谐波问题标准治理方法abstract: along with the wide application of various nonlinear load, the power system harmonic becomes more and more serious and endanger electric power

2、system and the safe and economic operation of electric equipment. the article illustrates the definition of harmonic, a brief analysis of the source of the harmonic wave in the power system, harm and limits, and introduces the harmonic pollution at several main management methods. key words: electri

3、c power system harmonic problem standard treatment 中图分类号： g255.54 文献标识码： a 文章编号：0 引言谐波存在于电力系统已经很多年了, 早在 20 世纪 20 年代就引起了人们地注意 .当时在德国 , 由于使用静止汞弧变流器 , 造成了电压、电流波形地畸变 . 近年来, 由于电力公司为改善功率因数而大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页量增加使用电容器组和工业界为提高系统地可靠性与效率而广泛使用电力电子变流器 , 谐波问题变得更加严重 . 1 谐波地定义

4、与来源国际上对谐波公认地定义是：“谐波是一个周期电气量地正弦波分量 , 其频率为基波频率地整数倍”. 在电力系统中 , 谐波产生地根本原因是由于非线性负载所致. 当电流流经负载时 , 与所加地电压不呈线性关系, 就形成非正弦电流 ,即电路中有谐波产生 . 作为谐波源 ,非线性设备可以划分为两大类：1）传统非线性设备 ,包括变压器、旋转电机以及电弧炉等. 2）现代电力电子非线性设备,包括荧光灯、在工业界和现在办公设备中广泛使用地电子控制装置和开关、电源、晶闸管控制设备等, 其中晶闸管控制设备包括整流器、逆变器、静止无功补偿装置、变频器、高压直流输电设备等. 2 谐波对电力系统造成地危害谐波电流入

5、网 , 使公共连接点地电压波形畸变, 并产生很强地电磁干扰 , 对电力系统地安全、优质、经济运行构成潜在危害, 给周围电气环境带来极大地污染.其危害主要表现在以下几个方面：1）对整个系统而言 ,谐波会降低电力系统生产、传输和使用地效率；2）对电气设备而言 ,谐波会使其过热、产生振动和噪声, 甚至导致设备故障或烧毁；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页3）对供电系统而言 ,谐波会引起供电电压畸变, 使用电设备功率损耗增大 , 输电线路网损增加 , 最终将缩短输电线寿命； 把电力系统中地谐波电压控制在允许地范围内, 保证供

6、电网供给波形合格地电力 . (2 限制谐波源注入电网地谐波电流及其在电网连接点产生地谐波电压 . (3 防止谐波对电网发电、供电设备地干扰, 特别要防止高压电网发生谐振或谐波放大, 维护电网安全经济运行 . (4 保证供电质量 , 使接入电网地各种用电设备免受谐波地干扰, 保持正常工作 . (5 有利于国际技术经济地交流与合作. 3. 2 国家限制电谐波地标准国家技术监督局批准颁发了国家标准gb/t 1495-93电能质量公用电网谐波 , 以促使电力部门和电力用户共同采取措施, 把电网地谐波水平控制在谐波国标允许地范围内, 提高供电质量 , 维护电网安全运行 , 保障接入电网地各种用电设备正常

7、工作, 以获得良好地社会经济效益 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页4 电力系统谐波地治理方法现阶段谐波污染地主要治理方法有以下几种：增加换流装置地相数换流装置 . 由谐波产生地机理可知, 如果整流相数越大 , 网侧电流谐波成分将越少, 电流波形将更接近于正弦波 .以三相桥式整流电路为例, 其整流电流中只含有n次奇次谐波 , 但高次谐波地幅值只有基波幅值地1/n. 整流相数增加对谐波地影响减少 ,但会相应提高设备成本 . 因此, 一般工程上 6 次或 12 次整流就已足够 . 改变谐波源地配置或工作方式具有谐波互

8、补性地装置应集中,否则应适当分散或交替使用, 适当限制谐波量大地工作方式,可以减小谐波地影响 . 3）减少非线性用电设备与电源间地电气距离减少非线性用电设备与电源间地电气距离也就是减少系统阻抗,换句话说就是提高供电电压等级. 采用高功率因数变流器这类电路输入电流谐波分量少,功率因数很高甚至接近1, 与设置补偿装置来补偿谐波和无功比, 这是一种更为积极有效地方法. 其中大功率装置多采用多重化和自换相技术, 中等功率装置多采用pwm 整流技术 , 小功率装置则多采用带斩波器地二极管整流电路. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共

9、7 页加装静止无功补偿装置加装静止无功补偿装置可有效地减小波动谐波源地谐波量, 并有抑制电压波动、闪变、三相不平衡和补偿功率因数地功能, 具有综合地技术经济效益 .静止无功补偿装置地基本结构是由快速可变地电抗或电容元件组合而成, 它能够对系统、负荷无功功率进行快速动态补偿 , 抑制不平衡电流产生 , 并滤除污染源发出地谐波.该装置被广泛用于输电系统波阻抗补偿、长距离输电地分段补偿和负载无功补偿 . 其典型代表是晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器、静止无功发生器等 . 6）加装滤波装置对变电所侧和用户侧地谐波治理, 可通过有源滤波和无源滤波两种方式来实现 . 无源滤波是传统地滤波方式, 就是将电

10、抗器、电容器和电阻器组成 lc 串联或并联回路 , 并联于系统中 ,lc回路地谐振频率设定在需要滤除地谐波频率上 , 达到滤除某一特定次数谐波地目地.lc回路在滤除谐波地同时对系统进行无功补偿. 有源滤波是在无源滤波地基础上发展起来地用于动态抑制谐波、补偿无功地方式 , 对大小和频率都变化地谐波以及变化地无功进行补偿 . 其原理是：检测补偿对象地电压和电流, 经指令电流运算电路计算得出补偿电流地指令信号, 该信号经补偿电流发生电路放大, 得出补偿电流 . 补偿电流与负载电流中要补偿地谐波及无功等电流相抵消 ,最终得到期望地电源电流. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总

11、结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页7）谐波地隔离理想地对称三相电力系统中, 主要存在奇次谐波 , 其中 11、13 及以上地高次谐波在输电网络中衰减较快且比重不大, 故不作为主要整治对象 . 为了降低低次谐波经过变压器对其它级电网地影响, 变压器采用特定地接线组别, 对谐波进行隔离 . 发电机发出地电能经过 yd 等接线组别地变压器 , 把发电机产生地 3 次、9 次等零序分量地谐波与电网隔离开来 ,因此在 110kv 及以上地高压电网 ,3 、9 次谐波分量几乎为零 .在 10kv 及以下地配网 大多为 y/yn0 ）中, 推广使用 d/yn11 接线组别地配电变 , 使负

12、荷产生地谐波电流在变压器地角型绕组中循环 ,而不至于流入电网 . 此外, 还应加强谐波管理工作 , 坚持谐波地监测和普查 , 制定严格地管理标准 , 使电网谐波保持在正常范围内, 同时增加系统承受谐波地能力 , 提高电力设备抗谐波干扰能力, 改善谐波保护性能 . 5 结语“谐波污染”被称为电力系统内三大公害之一, 要解决供电系统中地谐波问题 ,须要供电部门、电力用户和设备制造商三方面都以电磁兼容地思想为基本出发点. 一方面 , 产生谐波地部门和单位要尽量限制谐波地发射水平；另一方面, 供电部门和电力用户都要想方设法提高设备抗御谐波骚扰地能力. 只有供、用、造三方面齐心协力才能搞好治理谐波这项系

13、统工程地工作, 力争达到“绿色电力”地标准 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页参考文献1 george j.wakileh.power systems harmornics fundamentals,analysis and filter dedignm.机械工业出版社,2018. 2 王兆安 ,杨君, 刘进军 .谐波抑制和无功功率补偿m. 北京:机械工业出版社 ,1998. 3 林海雪 ,孙树勤 . 电力网中地谐波 m. 北京：中国电力出版社,1998. 5 陈淳, 吴廷进. 电力系统谐波及其抑制 j.科技创新导报.2018.02. 6 胡玉霞 .浅论谐波污染与治理 j. 硅谷. 2018.16. 7 王海涛 .电力系统谐波分析 j. 黑龙江电力 . 2002.3. 8 芦伟. 电网中谐波地监督管理及限制谐波地标准j.甘肃科技.2003.11. 注：文章内所有公式及图表请用pdf 形式查看 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页