电网谐波的危害及抑制技术_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
评价文档：
5页¥3.006页¥3.008页免费3页¥3.003页¥1.00 3页¥2.001页¥0.501页¥0.504页免费3页免费
电网谐波的危害及抑制技术|
把文档贴到Blog、BBS或个人站等：
普通尺寸(450*500pix)
较大尺寸(630*500pix)
你可能喜欢电力系统谐波危害及治理途径_电源系统_中国百科网
您现在的位置： >
> 文章内容:
电力系统谐波危害及治理途径
    傅仲文封艳宏河北工业大学电气学院摘要：：随着非线性负载在电网中应用的不断增加，给电网造成的谐波污染日益严重，已成为影响电能质量的重要因素之一。公用电网中的谐波污染日益严重，威胁电网和各种用电的安全经济运行。本文首先介绍了谐波污染情况及其严重的危害性，并对电力系统谐波污染问题、电能质量现状、谐波对电力系统的危害及治理谐波的途径加以论述。有源滤波器与无源滤波器相比，具有滤波特性好，受电网阻抗影响小，可同时补偿谐波和无功等优点，将在治理电网谐波方面发挥重要作用。综述了国内外电力系统谐波抑制技术的发展概况以及有源电力滤波器在谐波抑制中的应用前景。最后，对我国谐波治理和发展有源滤波器技术提出几点看法。关键字：谐波污染；电能质量；综合治理引言电能是现代工业生产的主要能源和动力，也是现代国民经济生活不可或缺的重要能源，工业用电在整个国民经济用电量中约占70%以上，电能质量直接关系到国民经济的总体效益。改善电能质量对于电网和电器设备的安全、经济运行，保障产品质量以及人民生产生活的正常运行等均有重要意义。采用高效电力负荷设备可以节约大量能源、延缓用电需求矛盾，从而节省电力建设所需的大量投资。因此提高供电质量、满足生产发展的需求已经成为多方共同的愿望。从电能质量的角度考虑，深入研究治理谐波的途径，使其在我国尽早满足实际需要，已成为当务之急。1.电力系统谐波问题理想的电力系统向用户提供的是个纯50hz的正弦波形电压或电流，但由于电力系统中发电机、、线路等电力设备参数的不理想线性或非对称性、调控手段的不完善、负荷性质的差异以及运行操作中各种故障等多方原因，都使这种理想状态无法存在。通过对实际50hz的正弦波形电压或电流进行傅立叶分解，可以得到频率为50hz整数或分数倍的不同分量，这此分量称为谐波[1]。电力系统中谐波含有量的大小，主要取决于电力用户的负荷性质。一般说来线性的负荷(纯电阻)不产生谐波，非线性负荷(整流设各)或多或少的都会产生谐波。谐波与50hz的正弦波叠加后，会引起电网电压、电流波形的畸变，继而影响电能质量。当前，电力系统的谐波源，按其非线性特性主要分三大类[2]：(1)铁磁饱和型：各种铁心设备，如变压器、电抗器等，其铁磁饱和特性呈现非线性。(2)电子开关型：主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等，在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用；在系统内部，如直流输电中的整流阀和逆变阀等。其非线性呈现交流波形的开关切合和换向特性。(3)电弧型：各种炼钢电弧炉在高温熔化期间以及交流电弧焊机在高温焊接期间，其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性，导致电流不规则地波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。对于电力系统三相供电来说，有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者，如电气铁道、电弧炉以及由低压供电的单相家用电器等，其中电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。2.我国的电能质量现状电能质量包括电压质量和电流质量两个方面。电压质量（voltagequality）指实际电压与理想电压的偏差，包含幅值、波形、相位等，反映供电企业向用户供给的电力是否合格。电流质量（currentquality）指对用户取用的电流提出恒定频率、正弦波形的要求，使电流波形与供电电压同相位，以保证系统以高功率因数运行，这个定义不包括因电压原因造成的质量问题。这是电能质量的基本含义[3]。随着我国科技的进步及工业的发展，现代工业、商业和居民用户对供电质量提出了更高的要求，许多自动化程度较高的用户对供电质量越来越敏感，任何供电质量问题都可能导致产品质量的下降，生产设备的损坏，给用户造成巨额损失[4]。尤其是信息产业、高新技术产业的飞速发展，对供电可靠性和电能质量敏感的负荷所占比重越来越大，现代数字信息对供电可靠性和个性化电能质量要求更高。为了保证我国的电能质量，自1990年以来，我国相继发布了五项电能质量的国家标准：供电电压允许偏差(gb12325-90)；电压允许波动和闪变(gb)；公用电网谐波(gb/t)[5]；三相电压允许不平衡度(gb/t)；电力系统频率允许偏差(gb/t)。以上电能质量标准分别从发电、供电、用电端对电能质量提出了要求，这些标准的发布为提高我国的电能质量水平起到了促进作用。不过，与国外的情况相比，我国在电能质量的控制管理、监控方面还处于探索阶段。但是电能质量已经引起了国家和众多方面的密切关注，电能质量监督已列入电力系统九大监督项目之一，因而对供用电质量的监测系统的研究将具有重大意义。3.谐波对电力系统的危害谐波污染是影响电能质量的重要因素之一。目前，国际上已经公认“谐波污染”为电网的公害。谐波对电力系统造成的危害十分严重[7]。主要表现在以下几个方面：谐波使得电能的生产、传输和利用效率降低。由于谐波引起损耗增加以及电气设备绝缘寿命缩短所造成的等值损失电量很可观，据统计约为用电量的0.7%；使电器设备因电流中高频成分增加导致产生的涡流损耗增加，从而引起设备过热，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁；(3)高频成份的谐波电流还会使电流线圈产生振动和噪声，带来噪声污染；(4)谐波可引起电力系统中局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容等设备烧毁；(5)谐波还可引起继电保护和自动装置误动作；(6)在电力系统外部，谐波对通讯设备和电子设备等谐波敏感性负载会产生严重干扰；(7)谐波引起电能计量不准。据台湾方面介绍，由于谐波使电力部门少收电量20%。谐波研究更可以提升到从治理环境污染、维护“绿色电网”高度来认识。对电力系统这个环境来说，无谐波就是“绿色”的主要标志之一。降低电力系统中谐波污染、提高电能利用率已成为电工技术界所必须解决的问题。4.谐波治理途径为了减小或消除谐波，使电网经济、安全运行，向电力用户提供优质、高效、可靠的电能，必须采取“净化”措施治理电网中的谐波污染。抑制谐波途径主要有两条：（一）设计“绿色”电器，改进电力电子设备等谐波源自身设计，降低或消除其产生的谐波，这是一种主动谐波抑制途径。（二）采用无源滤波器pf（passivefilter）、有源滤波器apf(activepowerfilter)或混合型电力滤波器hpf(hybridpowerfilter)，补偿或滤除电网中谐波。无源滤波器通常由电容、电感和电阻等无源元件组成，它不仅能够滤除电网中谐波，而且能够补偿无功功率，提高电网功率因数，其优点如下：（1）整个系统的硬件成本比较低；（2）结构简单，维护与检修方便。但是，无源滤波器存在固有缺点，主要表现在以下几个方面：（1）滤波效果受系统阻抗影响较大，因此，滤波器设计比较复杂，需要了解系统阻抗特性参数；（2）由于只能滤掉固定频率的谐波，对交－交等经常变化类负载滤波效果较差；（3）其他谐波源谐波电流的流入，存在过负荷危险；（4）容易和电网阻抗相互作用产生并联或串连谐振，引起谐波放大；（5）有效材料消耗多，积体大。为了克服无源滤波器的固有缺点，研究人员提出了有源滤波器概念。有源滤波器与无源滤波器相比，具有如下优点：（1）滤波器的滤波效果受电源系统阻抗影响较小，滤波效果好；（2）不仅能够补偿谐波，而且还可同时补偿或吸收无功功率，且无功大小可调；（3）通过控制，可以抑制系统阻抗和无源滤波器之间发生串联或并联谐振；（4）同一交流系统中其它负载产生的谐波电流不会流入无源滤波器；（5）基于数字控制的有源滤波器集成度高，易于实现多功能、智能化。但是，有源滤波器相对无源滤波器硬件成本较高，而且控制系统设计复杂，系统可靠性要求高，这是当前制约有源滤波器大量应用的重要原因之一。随着电子技术进步，计算机控制技术提高，以及电力电子器件成本不断降低，有源滤波器成本也将不断下降，这为有源滤波器的应用和推广创造有利条件。apf概念早在上世纪70年代就被提出[8]。之后经过十多年发展，特别是在瞬时无功功率理论提出之后，有源滤波器才进入实际应用阶段。进入上世纪90年代之后，有源滤波作为抑制电网谐波，改善供电质量的一项重要技术，在日本、美国、德国等工业发达国家已得到了高度重视和日益广泛应用。与国外广泛应用apf相比，我国有源滤波技术还处在研究试验阶段。一些高等院校、科研院所以及少数公司相继开展关于apf的研究。5.结束语目前，电力消费的趋势是高效率用电与高质量用电，提高电能质量是非常重要的。谐波治理是一项系统工程。因此,通过严密的管理和过细的工作取得用户支持，切实有效地开展谐波治理显得尤其重要[9]。有源滤波器是一种新型动态滤波器，其谐波抑制能力大大优于lc滤波器。随着对电网谐波问题的日益重视和其成本的逐步降低，有源滤波器将具有广阔的应用前景。下面就我国电力系统谐波治理提几点建议：(1)电力部门应加强宣传与沟通,使人们进一步了解谐波的定义、产生原因、危害及测量方法。明确谐波治理是一项互利互惠、节能降损、保证电网和设各安个运行的措施；(2)电力发供电部门、用户都需正确测量，长期收集数据，确定谐波源的位置及产生的原因，为治理谐波提供详细的实事数据；(3)电力部门对供电侧的系统进行改造，安装必要的设备来抑制和消除谐波，提高发电、供电、配电系统的电能质量和可靠性；(4)供电部门应从全系统出发，全面规划，采取有力措施加强技术监督与管理，审核尚待投入负荷的谐波水平，对己投运的谐波源负载，要求用户加装滤波装置；(5)引进吸收西方国家的先进技术,加大对电力有源滤波器的研制工作的政策扶持；(6)电力部门要进一步重视低压配电网的谐波治理，在低压电网改造中考虑相应的谐波治理资金，有效地防止低压配电网的谐波渗透到上一级电网；(7)普遍采用具有法规和经济约束的手段，改变先污染后治理的被动局而。例如对电力设备、电子设备的技术规范中应有谐波含量指标，该设备不得超过国家规定的指标，否则不得出厂和投入电力系统使用。参考文献：[1]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，[2] 林海雪.现代电能质量的基本问题.江苏省电能质量研讨会.2002年文选.vol..4,pp.23-32[3]朱桂萍,王树民.电能质量控制技术综述.电力系统自动化.2002,vol.26,no.19,pp.28-31[4]林海雪.现代电能质量的基本问题.电网技术.2001,vol.25,no.10,pp.5-12[5]gb/t1，公用电网谐波[s].[6]bingham,richardp.gettingaclearpictureofdistortion.ieeepowerengineeringsocietysummermeering.2002,vol.3,pp.[7]姜祥生,江洪业.电能质量的新概念.江苏电机工程.2002,vol.21,no.5,pp.54-57世纪电源网
Mail: Copyright by ；All rights reserved.电力系统中谐波的危害与产生_电力百科_中国百科网
您现在的位置： >
> 文章内容:
电力系统中谐波的危害与产生
    
电力系统中谐波的危害与产生
电网谐波造成电网污染，正弦电压波形畸变，使电力系统的发供用电出现很多异常现象和故障，情况日趋严重。本文全面论述了电力系统中谐波的危害及产生情况，希看能引起我们的高度重视。谐波的危害电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面：1. 对供配电线路的危害（1） 影响线路的稳定运行供配电系统中的电力线路与电力一般采用电磁式、感应式或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作，因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器固然具有很多优点，但由于采用了整流取样电路，轻易受谐波影响，产生误动或拒动。这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。（2） 影响电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较多，可达40%；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。2. 对电力设备的危害对电力电容器的危害当电网存在谐波时，投进电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，固然答应有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器答应有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但假如谐波含量较高，超出电容器答应条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下尽缘介质会加速老化。尤其是电容器投进在电压已经畸变的电网中时，还可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，对尽缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。一般来说，电压每升高10%，电容器的寿命就要缩短1/2左右。再者，在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。对电力变压器的危害谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大，这主要表现在铁心中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。同时由于以上两方面的损耗增加，因此要减少变压器的实际使用容量，或者说在选择变压器额定容量时需要考虑留出电网中的谐波含量。除此之外，谐波还导致变压器噪声增大，变压器的振动噪声主要是由于铁心的磁致伸缩引起的，随着谐波次数的增加，振动频率在1KHZ左右的成分使混杂噪声增加，有时还发出金属声。对电力电缆的危害由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的答应通过电流减小。另外，电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联，进步功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联，在一定数值的电感与电容下可能发生谐振。对用电设备的危害对电动机的危害谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐波电流，当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声。对低压开关设备的危害对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响越大；热磁型的断路器，由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热，使得额定电流降低与脱扣电流降低；电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其是检测峰值的电子断路器，额定电流降低得更多。由此可知，上述三种配电断路器都可能因谐波产生误动作。 对于漏电断路器来说，由于谐波汇漏电流的作用，可能使断路器异常发热，出现误动作或不动作。对于电磁接角器来说，谐波电流使磁体部件温升增大，影响接点，线圈温度升高使额定电流降低。对于热继电器来说，因受谐波电流的影响也要使额定电流降低。在工作中它们都有可能造成误动作。 对弱电系统设备的干扰对于计算机网络、通讯、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备，电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中，产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比，传导则通过公共接地耦合，有大量不平衡电流流进接地极，从而干扰弱电系统。影响电力丈量的正确性目前采用的电力丈量仪表中有磁电型和感应型，它们受谐波的影响较大。特别是电能表（多采用感应型），当谐波较大时将产生计量混乱，丈量不正确。谐波对人体有影响 从人体生理学来说，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转，其频率假如与谐波频率相接近，电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场。谐波的产生总而言之，电网谐波来自于3个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是用电设备产生的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。发电机由于三相绕组在制作上很难做到尽对对称，铁心也很难做到尽对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流的0.5%。在用电设备中，下面一些设备都能产生谐波。晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等很多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。假如整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。假如整流装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；假如是12脉冲整流器，也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。 电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注进电网。其中主要是2 7次的谐波，均匀可达基波的8% 20%，最大可达45%。气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与丈量这类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐波电流。 家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器固然功率较小，但数目巨大，也是谐波的主要来源之一。(end)
Mail: Copyright by ；All rights reserved.电网谐波危害及有源滤波装置的控制应用方案
1 电能质量与谐波
　　1.1 谐波的产生
　　随着电力电子变流装置的应用日益广泛，电能得到了更加充分的利用。但非线性电力装置设备的广泛应用产生了大量畸变的电流谐波，畸变电流在电中的流动导致了谐波电压;谐波污染越来越多地威胁到电力系统安全、稳定、经济运行，给同一网络的线性负载和其它用户带来了极大影响。谐波已与电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统的三大公害。所以了解谐波产生的原理、研究消除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。谐波测量是谐波问题中的一个重要分支，对抑制谐波、解决谐波产生的问题有着重要的指导作用。因此对谐波的测量和分析是电力系统分析和控制中的一项重要工作，是继电保护、故障测量等工作开展的重要前提。
1.2 谐波的危害
　　1.2.1使电力元件附加损耗加大，易引发火灾。
　　谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。
　　1.2.2影响电气设备的正常运行。
　　谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生振动和噪声等，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。
　　1.2.3引起电网谐振。
　　这种谐振可能使谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。
　　1.2.4使继电保护误动作，电气测量误差过大。
　　谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失;谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。
　　1.2.5使工控系统崩溃。
　　临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量，计算机无法正常工作;重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
　　1.3 谐波治理依据的国家标准
　　GB/T 《电能质量：公用电网谐波》
　　GB/T 《电能质量：三相电压允许不平衡度》
　　GB/T 《电能质量：供电电压允许偏差》
　　GB/T 《电能质量：电压波动和闪变》
　　GB/T 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》
　　GB/T 《电能质量：电力系统频率允许偏差》
　　GB8 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》
　　GB/T 《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》
　　2典型应用方案介绍
　　2.1项目背景
　　某钢铁股份公司是集炼焦、烧结、冶炼、轧材及科研开发为一体的特大型钢铁联合企业，其属下X轧钢厂主要生产中厚板等钢材产品，由于生产需要，在低压配电系统变压器二次侧的设备主要是电动机，变频器带动电机工作。由于变频器内部结构采用大量非线性元件，所以在工作过程中产生大量谐波。
　　板材在轧制过程中存在一定的冲击负荷，而且生产工艺也并非连续性。从而引起工作电压/电流波动、不连续，工作电流的变化同样引起谐波电流波动。
　2.2项目方案
　　我公司为该企业轧钢车间二号冷床下电网的谐波情况制定了相应的解决方案。采用自主研发的并联型有源电力滤波器ANAPF，在变压器出线侧进行集中治理，滤波器可以自动跟踪治理负载产生的谐波电流，并有效的滤除谐波，从而保证整个系统安全可靠运行。
2.3项目效果
　　投入有源电力滤波器后，谐波电压、谐波电流治理效果：
投入有源电力滤波器运行后，总电流畸变率由82.1%降至4.4%、5次谐波的电流畸变率由67.0%降至1.9%、7次谐波的电流畸变率由43.8%降至2.0%。电网质量得到明显的改善，并且适用于变化较快的负载，对供电系统的非线性负载在工作过程中产生的谐波起到明显的抑制作用，从根本上改善了整个供电系统的电能质量状况，有效地保护了上设备的正常运行。
下一篇：暂无
免责声明：以上所展示的信息由企业或个人自行提供，内容的真实性、准确性和合法性由发布者自行负责。中国肥料装备网对此不承担任何保证责任。付款请核实对方真实信息！论文赏析：1 0 kV电网谐波的抑制与消谐器的研究
>> 论文赏析：1 0 kV电网谐波的抑制与消谐器的研究
锁帖，需要100个旺点币
讨论主题：
论文赏析：1 0 kV电网谐波...
发表于： 09:27
级别：团体免费
头衔：实习生
经验值：930
旺点币：1297
在线时间：321小时3分
最后登录: 09:17
论文赏析：1 0 kV电网谐波的抑制与消谐器的研究
&
优者，独享则失，望与诸君赏之!
0 前言
&& &电网谐波直接影响电力系统的电能质量，也直接威胁电力设备的安全运行。本文从消除谐波不同方法的优缺点和市场经济性进行比较分析，采用最佳的方案以达到提高电能质量和降低电力系统运行经济成本的目的。
&& &l0 kV电网是变电站到大型电力用户的一个量大面广的电网系统，而lO kV大型电动机和电弧炉等产生的谐波能否得到有效抑制就非常的关键，因此，在l0 kV电网中进行谐波的抑制是一个非常重要的环节。
I 电网系统谐波产生的原因及危害分析
1．1电网系统谐波产生的原因
&& &电网谐波产生的原因有很多，主要在于电力系统中存在各种非线性元件，例如日光灯和高压汞灯等气体放电灯， 电力机车、卷扬机、轧机、切割机等电动机设备， 电焊机、变压器和整流设备，都会产生谐波电流或电压。由于测量监视等需要，在电网中每台母线设备柜都必须装设电压互感器(PT)，但电压互感器是含有铁芯的电感元件，其励磁阻抗与系统的对地电容形成非线性谐振回路，即铁磁谐振；并产生谐波电流或电压。特别是大型的晶压管变流设备和大型电弧炉尤为严重，是造成电网谐波的主要因素。
1．2电网系统谐波的危害
&& &由于电网中含有大量的谐波源以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，引发输配电事故的发生 。概括起来谐波的危害主要有以下几点：
&& &(1)引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成危险的过电压或过电流；较高的高频谐振过电压可能引起电压互感器的绝缘破坏或避雷器爆炸。
&& &(2)谐波电压加在电容器两端，使电容器过负荷甚至烧毁。
&& &(3)加速电气设备及电力变压器绝缘老化，使其容易击穿，从而缩短它们的使用寿命。
&& &(4)使设备(如电机、继电保护、自动装置、测量仪表、电力电子器件、计算机系统、精密仪器等)运转不正常或不能正确操作。
&& &(5)干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚至损坏通信设备。
&& &(6)使开关(断路器)过载，造成经常性跳闸。由于谐波电流在导体表面流动，引起导体发热， 降低了开关的实际容量所致。
&& &(7)使无功补偿设备部件损坏，无法进行无功补偿，加大线路损耗，降低变压器容量。
&& &(8)对变电所的继电保护产生干扰，易造成保护误动作，导致区域性停电事故。
&& &(9)对家用电器产生危害，如空调、微波炉、电视、电脑、冰箱等。
&& &(10)使计量电能的感应式电能表计量不准确。
2 电网系统谐波的抑制研究
&& &既然电网谐波对电网系统的危害那么巨大，就必须采取一些有效的措施对谐波进行抑制，否则电网系统和用电设备就不能正常工作，下面对可以采取谐波抑制的技术进行分析研究。
2．1装设消谐器抑制谐波
&& &在我国l0kV电网系统的高压成套设备中，广泛使用装设消谐器的方法抑制谐波，在2O世纪90年代之前，常采用在电压互感器柜中装设简单的一二次消谐器的方法来消除谐波。其接线方法简单，维护容易，成本低廉，因此得到广泛应用。常用的一次消谐器有RXQ&l0型，二次消谐器有KFX一10等。由于RXQ-IO为瓷质产品，体积又较大， 已不适合安装工艺要求，因此便研制出电阻材料制成的LXQII(D)一10型消谐电阻器取代了RXQ一10型消谐器。同样，由于KFX一10型消谐器功能较为简单，不能满足特殊场合及非常重要负荷电网的要求，随着电子技术的发展，我国多家公司研制出微机型的消谐装置，其核心部分采用国内外先进的CPU芯片，集成度高，抗干扰能力强，运算速度快，功耗低， 目前常用的型号有河北博为电气有限公司的KWS196一H型和北京思达星电力自动化有限公司的wxj一620型，但价格稍贵。而在大型的钢铁厂、造纸厂和化工厂等大量电动机、电弧炉以及整流设备的广泛使用，单靠简单的一次或二次消谐器不能很好地抑制谐波，可采用一些较为先进的微机消弧消谐及过电压保护装置对谐波进行较为全面的抑制，效果非常的好。
2．2其他抑制谐波的措施
&& &除了以上一些通过装设消谐设备来消除谐波以外，还可以通过限制接入电网的变流设备和交流调压装置等的容量；采取技术措施加强电容器管理，通过改变电容器的串联电抗器或将电容器组的某支路改为滤波器， 限制电容器的投入量，可有效防止或减少并联电容器对谐波的放大，从而保证电容器的安全运行；通过采用高性能的用电设备，改善其谐波的保护性能，提高设备的抗谐波干扰能力，增加系统的承受谐波能力，减少谐波事故的发生。可以建立谐波监督管理体系，明确职责，认真开展谐波的测试、研究、分析以及技术培训。认真分析产生谐波的原因，积极开展事故预想，制定切实可行的反事故措施，减少谐波事故的发生。
&
本帖最近奖惩记录：
旺点币:+10(admin) 奖励贴论文，每贴都有奖。
旺点币:+3(niujunyao)
发表于： 09:27
级别：团体免费
头衔：实习生
经验值：930
旺点币：1297
在线时间：321小时3分
最后登录: 09:17
&3 谐波抑制技术比较及消谐器的选择
3．1谐波抑制技术比较
&& &随着电力电子技术以及现代科学技术的高速发展，从一些较为简单的消谐技术发展到今天较为成熟全面的消谐技术。下面分别对几种消谐器的优缺点和市场经济性进行比较分析，确定最佳方案以达到既提高电能质量又降低投资成本的经济目的。
3．2抗电谐振型三相电压互感器的抑制谐波的原理
&& &抗电谐振型三相电压互感器是在传统的三相五柱式电压互感器的基础上，改变不合理的磁路结构，其基本结构主要由线圈、铁芯和绝缘件构成。如图l所示，包括一次线圈、二次线圈和辅助二次线圈，它们分别接成Y0／Yo／ (开口三角)形，抗电谐振型三相电压互感器的原理主要是改变其磁路结构，提高电压互感器的零序励磁特性，即采用开口磁路承担系统接地及承受铁磁谐振下的零序电压，当出现中性点不稳定的零序电压时，其励磁电流将受到很大的限制，从而抑制了谐波并避免了因发生铁磁谐振而烧毁电压互感器 。图中YJ为电压继电器，主要目的是有零序电压时起保护作用。
3．3一次消谐器对谐波抑制的原理
3．3．1电压互感器励磁电流的波形
&& &一次消谐器安装于电压互感器一次侧的中性点与地之间，消谐器上的电压由电压互感器铁芯的励磁电流产生，因此首先分析励磁电流的波形。电压互感器是由带铁芯的绕组构成，由于铁芯伏安特性具有非线性特征，当一次绕组接入所产生的磁通超过饱和点时，绕组中励磁电流呈尖顶波状，如图2所示。若将尖顶波分解，可得基波和高次谐波，其中以3次谐波含量最高 ，如图3所示。由此可见，在电压互感器制作时，所去磁通密度的高低(即铁芯的质量与用量)决定了谐波含量的多少。
3．3．2消谐器的伏安特性
&& &安装消谐器可抑制电压互感器涌流和谐振，消谐电阻的阻值是经大量的计算和试验，并经长期运行考验而来的，表1是LXQII一10型消谐器伏安特性。
3．3．3电压互感器励磁电流的3次谐波分量
&& &以常用的JDZJ一10型电压互感器为例，图4所示为接线示意图，有的生产厂家为了控制励磁电流大小，一般在二次绕组loo／C 侧加压，58V时 &0．1 A，换算到一次绕组10 ooo／V~侧， &1 mh。用谐波分析仪测量 =1 mA的励磁电流3次谐波分量，／ =20％～ 25％(厶为3次谐波， 为基波)。若对励磁电流不加控制，其一次侧电流达到2～3 mA，其中厶／ =40％～ 5096。通过消谐电阻器的3次谐波电流一次侧为3&1．07X0．2=0．64mA， 查表1可知，=247V；二次侧为3&2．5&0．4=3mA，查表1可知，=613 V。消谐电阻器上的电压作用于零序回路，反映为零序电压的开口三角两端的3次谐波为消谐电阻器上的电压除以变比，励磁特性较正常的开口三角两端电压3 =247／57．7=4．2V；励磁特性较差的开口三角两端电压3 =613／57．7=10．6 V；前者是可以接受的，但后者过高不能接受，说明开口三角电压过高是电压互感器励磁特性不好造成的。
3．3．4解决开口三角两端的3次谐波的方法
&& &解决开口三角两端的3次谐波的方法首先是选择励磁特性较好电压互感器，同时必须注意性能参数要非常的接近，这样可以尽量减少不平衡电压从而减少谐波的产生；其次可以在电压互感器的二次侧开口三角两端加装&3次谐波滤波器&，如图5所示。其主要参数为3次谐波阻抗小于或等于20 Q，基波阻抗大于或等于2 000 Q。见图6a)、b)，开口三角两端加装3次谐波滤波器以后， 由于消谐电阻旁并联了一个 ，阻值将明显下降， 由原来的 下降为1／5的 ，若原开口三角两端电压为9～ 15 V，加装后，可下降到2～ 3 V左右，由于&3次谐波滤波器&对基波呈高阻抗(约2 000 Q)，在单相接地时，开口三角有100V工频电压，通过&3次谐波滤波器&的电流为0．05A，对每台电压互感器只增加1．7 vA的负载，一般情况下完全可以承受。
&& &图中 为一次消谐器XD的等值电阻， 、 为滤波器等值阻抗；x1 为电压互感器Y边的感性阻抗，为电压互感器开口边的感性阻抗， 为等效电源。
3．4二次消谐器对谐波抑制的原理
&& &为了消除电网的铁磁谐振，传统的做法是在PT开口三角处并接电阻或灯泡来吸收谐振能量。由于谐振伴有不同频率成分，而电阻和灯泡是线性元件，不能将谐波全部吸收。因此，随着电子技术的不断发展，人们研制出技术先进的智能型微机消谐装置。以wxj一620型微机消谐装置为例说明其工作原理，其原理接线如图7所示， 当系统发生铁磁谐振时，PT开口三角出现伴有不同频率成分的零序电压，将该电压输入微机，微机装置根据不同频率、不同电压值， 自动识别系统是接地故障还是谐振故障，若为接地故障则发出系统接地故障报警，若为谐振故障则根据不同频率输出脉冲，控制可控硅导通， 自动吸收谐振能量，动态消除铁磁谐振。
3．5消谐器的选择及其经济成本比较
&& &从以上的分析可知，对电网除了改变三相整流变压器的办法抑制谐波和装设交流滤波装置抑制谐波之外，本文着重论述了l0 kv电网中电压互感器产生的谐波的抑制方法 。而消谐器的选择是否合适直接关系到消谐的效果，而且也与成本有直接的关系， 因此，对于不同的电网情况选择不同的消谐方式尤为重要，下面对此问题进行详细的说明。
&& &1)对于三级负荷(不重要的一般负荷)，因它对供电电源无特殊要求，而用电量也较小， 出线回路数不多，第一可以选择抗电谐振型三相电压互感器，因其本身有抗谐振功能，可不另外加一次消谐器或二次消谐器；第二可以选择一些结构简单的电压互感器，如JDz一10型、JDZJ-lO型等，但需相应加装一次消谐器。根据运行经验电压互感器与消谐器的配合选择如表2所示。
&& &2)对于二级负荷(较为重要的负荷)， 因其用户较为重要，除了选用质量较好的电压互感器外，例如全绝缘环氧树脂浇注型的电压互感器，如JDZIO一10型、JDZXIO一10型等， 同时加装一次消谐器或二次消谐器，对于要求不是太高的场合，二次消谐器可以选择简单的KFX一10型，但如果对电能质量要求较高，则可以选择微机型的二次消谐器，如wxj一620型和KSX196一H型。
&& &3)对于一级负荷(非常重要的负荷)，因其用户非常重要，除了选用质量较好的电压互感器外，例如全绝缘环氧树脂浇注型的电压互感器，~WUNEIO型、RELIO型等， 同时加装一次消谐器和二次消谐器，并且选择微机型的二次消谐器，如WXj-62o型~DKSX196一H型。
&& &4)对于一级负荷中特别重要或非常特殊的用户，如医院、大型钢铁厂、冶炼厂等，可以选择微机消弧消谐及过电压保护装置来对电网进行全面的消谐。
&& &5)对于ll0 kV及以上的电网系统变电站的10 kV电压互感器，一般情况下选用抗电谐振型三相电压互感器，也可选用质量较好的电压互感器外， 例如全绝缘环氧树脂浇注型的电压互感器，~IJUNE10型、REL10型等， 同时加装一次消谐器和二次消谐器，并且选择微机型的二次消谐器，如wXJ一620型和KSX196-H型，效果会更好。
3．6经济成本比较
&& &通过上面对电压互感器和消谐器的选择可知，选择抗电谐振型三相电压互感器基本无需加装一次或二次消谐器，经济成本较好；选用质量较好的全绝缘环氧树脂浇注型的电压互感器大多需加装一次或二次消谐器，经济成本稍高，但对于大多用户都能接受；而对于特别重要或非常特殊的用户以及变电站，选择微机消弧消谐及过电压保护装置虽然成本很高，但在保证供电质量的前提下，虽投资了一定的成本也还是合算的。
4 结语
&& &由于电网谐波污染的严重性，所以电网谐波抑制的研究越来越受到人们的重视，已成为当今研究的热点，如未来应用广泛的微机消弧消谐及过电压保护装置等。
&& &本文首先对电网系统谐波产生的原因及危害进行定性分析，然后分别对谐波的抑制措施和抑制技术进行了研究。本文重点地对10 kV电网中电压互感器的选择以及相应消谐器的选择作了非常详细的论述，并对其经济成本进行了比较分析。
&
&
本帖最近奖惩记录：
旺点币:+5(niujunyao)
描述:完整版原文
)下载次数(11)
发表于： 13:56
级别：普通会员
头衔：实习生
经验值：960
旺点币：61
在线时间：66小时53分
最后登录: 15:17
好资料，谢谢分享
发表于： 13:56
级别：普通会员
头衔：实习生
经验值：960
旺点币：61
在线时间：66小时53分
最后登录: 15:17
好资料，谢谢分享
发表于： 15:10
级别：普通会员
头衔：实习生
经验值：19
在线时间：16分
最后登录: 16:34
谢谢！学习了，分享了。
选择一个版面
专家直通车
注册电气工程师
信息集散区
协办单位：北京旺点和讯信息技术有限公司 Copyright 2009 @北京旺点网版权所有&&&&经营许可证编号：京ICP证090336号}