電諧波污染
電能是當今世界上應用最為普遍的能源方式。在電能的使用過程當中,許多供電環節和用電設備都會產生對電能的浪費,並且這些電能的浪費比重已經到了不可忽視的程度。造成電能浪費的主要原因之一是由於惡劣的電壓質量即電壓波形畸變,包括電壓的閃變??、瞬時過電壓??、諧波畸變?、各相電壓不平衡等情況;其次惡劣的電流質量,即電力電子設備等非線性負荷給電網帶來的電流畸變,包括流入電網的諧波電流,以及無功、不平衡負荷電流、低頻負荷變化造成的閃爍等。具體主要體現在:
(1)電網諧波污染,導致輸電線路、變壓器和電機損耗增加,浪費日趨寶貴的能源;
(2)變壓器、旋轉電機等鐵芯磁感應環流增加,大大加大電氣設備發熱損耗,增加功耗;加速絕緣老化,影響設備壽命;甚至發生機械諧振,旋轉電機轉速不穩,燒毀旋轉電機;
(3)電線電纜等集膚效應增大,發熱損耗增加;加速絕緣老化,影響壽命;
(4)電力系統繼電保護誤啟動,誤動作跳閘,拒動和損壞,常引起事故或擴大停電事故;
(5)計算機、數據傳送和自動控制系統數據丟失,誤顯示,誤動作,元件損壞;
(6)電能表等計量裝臵誤差增大,不能正確計量電能。無功補償電力電容器組的諧波電壓會加速電容器的老化,使電容器的損耗系數增大、附加損耗
增加,從而容易發生故障和縮短電容器的壽命。另一方面,電容器的電容與電網的感抗組成的諧振迴路的諧振頻率等於或接近於某次諧波分量的頻率時,就會產生諧波電流放大,使得電容器及熔斷器因過熱、過電壓等而不能正常運行甚至燒毀;
(7)大量變頻器的使用後,沒有足夠重視變頻器的使用所帶來的電流諧波的污染;
(8)大量晶閘管的使用後,電流諧波給供電網帶來的污染;
(9)大功率交流電機和眾多交流電機的使用,供電電網的功率因數過低;?????(10)沖擊性負載給供電電網造成的電壓波動甚至閃變等。
如此惡劣的用電環境,直接影響到用電設備本身的使用壽命。如何根據電網或用電設備的情況,採取有效措施和合理可行的技術方案,避免或者減輕用電污染、減少電能損耗、降低線損率是供電部門和用戶共同的責任。
解決方案
採用先進技術是治理諧波污染及減少電能損耗的有效途徑。電力設備市場推出無源濾波器及有源電力濾波器(APF)、串聯有源電力濾波器(AVQR)和靜止無功功率發生器(SVG)以及電能質量控制器等新技術、新新產品能夠有效的治理諧波污染,改善用電質量及供電環境,減少電能損耗、節約能源。具體表現在:
(1)消除諧波,提高電源的質量:當電網供電中使用了較大的非線性負載時(例如:可控硅、二極體電源等),就會給電網產生嚴重的電流諧波,極大地破壞了供電環境。使用Sinpower並聯有源電力濾波器(APF),即可有效的解決電網嚴重的電流諧波,同時也改善電壓諧波。用電設備的可靠性、安全性、發熱量的降低都得到改善。
(2)提高功率因數,節約電費:一般情況下解決功率因數過低時是加裝電容器組,分組投切,可以將功率因數提高。但電容器組投入的同時很容易將某次的電流諧波放大,嚴重的造成供電開關跳閘、電容器經常損壞等。將電容器組改為Sinpower無源濾波器既提高功率因數又消除一部分諧波。如果已加裝了電容器組放大了電流諧波造成電容器組投入失敗,說明電網中存在大量諧波,另一有效的方法是使用Sinpower並聯有源電力濾波器(APF),將諧波消除。就可安全的將電容器組投入了,還有採用靜止無功功率發生器(SVG),既可以提高功率因素又可以消除諧波,它不存在放大某次諧波和與系統諧振問題。
(3)解決供電電壓三相平衡和諧波問題:由於三相電壓不平衡造成運行溫升過高,出現機械噪音,以及單相負載造成的3次諧波,不但浪費了電能,還對用電設備帶來損壞,同時中線電流過大,給供電電網造成很大的隱患。使用Sinpower三相四線並聯有源電力濾波器(APF),不但可調整中線電流解決三相不平衡,還可消除有單相負載造成的3次諧波。特別是應用在辦公大樓以及金融機構。
(4)供電電壓三相平衡和無功問題:現在的樓宇供電存在許多三相不平衡現象,並且功率因數不高。由於樓宇供電的特殊性?——?負載的不規則變化,如果用電容器組投切明顯不合理。使用Sinpower三相四線靜止無功功率發生器(SVG),可調整中線電流解決三相不平衡,還可自動跟蹤負載的變化調整功率因數,使電網的功率因數保持在0.95以上。
(5)消除供電電網持續過低、持續過高現象:小功率(400kVA以下)供電,電壓不穩、諧波嚴重,負載在糟糕的供電環境中無法正常工作。使用Sinpower串聯有源電力濾波器(AVQR),可將供給負載的電壓穩定在國家要
求的范圍內,消除供電電網中的諧波。同時解決電網中的閃變、突升、突降、電網持續過低、持續過高等電能質量問題。
(6)電能質量的綜合治理:供電電網中諧波嚴重、三相不平衡、功率因數過低三種情況同時出現也時有發生,而用電設備經常誤動作、發熱、損壞、用電效率下降,解決以上問題的最好辦法?——?使用Sinpower電能質量控制器。有效控制供電電網中的所有問題。
(7)大功率供電電網無功與諧波的治理:大型工礦企業中,大功率非線性負載較多,各種交流電機也較多,因此所需無功也較多,諧波和功率因數都存在很大的問題。使用Sinpower混合有源電力濾波器,將無源電力濾波器與有源電力濾波器混和使用,根據供電系統的要求,設計合理的混合方案,做到性價比最優。使用者不但提高功率因數而且有效降低供電電網的諧波,是大功率供電系統的優選方案。
(8)高壓混合有源電力濾波器:在高壓6kV、10kV、35kV的供電電網中,無源濾波器已大量使用並且有很好的濾波效果,但無源濾波器在較復雜的供電系統中可能會產生諧振或為躲避諧振點而降低了濾波效果。使用?SINPOWER高壓混合有源電力濾波器後,由於有源電力濾波器控制高壓無源濾波器,避免諧振的產生,濾波器始終工作在較佳的濾波狀態。
⑵ 電力諧波的危害
1、由於諧波的頻率較高,使導線的集膚效應加重,因此銅損急劇增加。同時變壓器鐵心由於不能適應急劇變化的磁通而導致鐵損急劇增加。
2、諧波會影響表計的計量精度。從原理上進行分析:諧波源將其吸收的一部分電網電能轉變為諧波發送到電網中去,因此電能表會將諧波能量當作發電來進行計算,從而導致計量誤差。對於機械式電能表還會由於高頻率諧波所產生的高頻渦流阻力而變慢。因為在高次諧波嚴重的情況下(例如中頻爐)會嚴重影響電能表的計量精度,導致莫名其妙的丟電現象。
3、精密電子設備(包括電子式電能表)會被嚴重干擾,導致不能正常工作,甚至燒毀。
4、所有接於電網中的設備的損耗都會增加,溫升增加。含有電容器的設備受影響最為嚴重,甚至可能導致設備損壞以及電容器爆炸等事故.
5. 電機類負荷由於諧波的逆序作用而導致輸出扭矩下降。
6. 繼電保護機構可能會由於諧波而產生誤動或拒動故障。
當電網的諧波污染程度小於國家標準的規定時,通常不會對系統造成影響。隨著污染程度的增加,諧波的影響就逐漸顯現出來。在諧波嚴重超標的情況下,如果不進行諧波治理,往往會產生很嚴重的後果。諧波源的特性非常復雜,因為諧波的產生不僅僅取決於產生諧波的負荷本身,還與電網的短路容量、電網的組成形勢以及電網中的其他負荷的性質有關。因此濾波器無法做成定型產品,必須通過對諧波源現場情況的測試,然後根據現場測試結果進行專門設計。
⑶ 電網諧波污染治理
限制電網諧波的主要措施有:
(1)增加換流裝置的脈動數;
(2)改變電容器組的安裝位置或調整電容器組的無功出力;
(3)採用三角形聯結變壓器隔斷了零序3倍數諧波的流通;
(4)同步發電機中採用短矩線圈和分布繞組可以減小諧波;
(5)採用無源濾波器(PF)有源電力濾波器(APF)等;
拓展閱讀:
電能的供應需要由電網傳輸。理想的公用電網的電壓應該是單一而固定的頻率以及規定的電壓幅值。由於電器的使用會產生諧波電流和諧波電壓,注入到電網中,就成為電網的一種污染,它會導致電網中的電流和電壓波形畸變,電能質量下降,使電器設備的使用環境惡化,危害電網及電網中的其它設備。
諧波的產生主要來自兩大方面,一是來自用戶的非線性負荷,二是來自電源系統。近幾十年來,各種非線性負荷的廣泛使用,使得諧波污染的問題變得日益突出。而各種復雜、精密、對電能質量敏感的用電設備的不斷普及,人們對電能質量及可靠性的要求越來越高,這使得電能質量問題對電網和配電系統造成的直接危害和可能對人類生活和生產造成的損失也就越來越大。電能源應用在世界范圍內已經出現不斷升級的大規模停電等事故和頻繁的城市火災,其中大部分與諧波污染和不恰當的處理不同程度相關。
諧波的治理
無論是從保障電力系統的安全、穩定、經濟運行的角度, 還是從用戶用電設備的安全、正常工作的角度,
有效地治理諧波, 將其限制在允許范圍內, 還電網一個潔凈的電氣環境, 營造「綠色電網」, 已經迫在眉睫。
諧波污染對電網的影響主要表現在:
(1)造成電網的功率損耗增加、設備過熱, 壽命縮短、電子元器件的繼電保護或自動裝置誤動作影響電子儀表和通信系統的正常工作, 降低通信質量增大附加磁場的千擾等;
(2)引起變電站局部的並聯或串聯諧振, 使正常的供電中斷、事故擴大、電網解裂等。
⑷ 電網諧波污染有沒有國家治理標准
1993年我國頒布電能質量系列標准之一的國標GB/T14549-93《電能質量公用電網諧波》,對於公用電網各級(380V~220kV)諧波電壓限值以及對用戶的諧波電流指標分配作出了規定,還規定了測量儀器和測量方法以及相關的計算。標准頒布以來,電力部門以此為依據,實施對電網諧波的控制和管理,取得了不少成績。
電網諧波污染,導致輸電線路、變壓器和電機損耗增加,浪費日趨寶貴的能源。
消除諧波,提高電源的質量:當電網供電中使用了較大的非線性負載時(例如:可控硅、二極體電源等),就會給電網產生嚴重的電流諧波,極大地破壞了供電環境。使用Sinpower並聯有源電力濾波器(APF),即可有效的解決電網嚴重的電流諧波,同時也改善電壓諧波。用電設備的可靠性、安全性、發熱量的降低都得到改善。
⑸ 電網諧波產生的原因,有哪些危害,應該如何進行抑制
諧波產生的根本原因是由於電網中某些設備和負荷的非線性特性,即所加的電壓與產生的電流不成線性(正比)關系而造成的波形畸變。危害:由於諧波的頻率較高,使導線的集膚效應加重,因此銅損急劇增加。同時變壓器鐵心由於不能適應急劇變化的磁通而導致鐵損急劇增加。
進行抑制:電力諧波的產生往往與電氣設計不合理有著極大的關系,因而要從根本上解決電力諧波問題首先優化電氣設計,避免電力諧波的發生。對此,在進行電氣設計時需要採取避免諧波的技術對策,例如: 增加整流器脈動數。整流器是電力供電網路中諧波的主要來源。
PWM技術即脈寬調制技術,利用該技術減少諧波的原理是:
1)PWM能使諧波頻譜增高從而降低諧波量,可以使得變流器的輸入為正弦波;
2)在可控整流後面加接功率因數矯正(PFC),同樣可以達到控制輸入電流為正弦的目的,同時PFC可以進行相位矯正,使得從電網側看,負載可等效為線性負載。
(5)電諧波污染擴展閱讀
在工業和生活用電負載中,阻感負載佔有很大的比例。非同步電動機、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負載。非同步電動機和變壓器所消耗的無功功率在電力系統所提供的無功功率中佔有很高的比例。
電力系統中的電抗器和架空線等也消耗一些無功功率。阻感負載必須吸收無功功率才能正常工作,這是由其本身的性質所決定的。
電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率,特別是各種相控裝置。 如相控整流器、相控交流功率調整電路和周波變流器,在工作時基波電流滯後於電網電壓,要消耗大量的無功功率。另外,這些裝置也會產生大量的諧波電流,諧波源都是要消耗無功功率的。二
極管整流電路的基波電流相位和電網電壓相位大致相同,所以基本不消耗基波無功功率。但是它也產生大量的諧波電流,因此也消耗一定的無功功率。
近30年來,電力電子裝置的應用日益廣泛,也使得電力電子裝置成為最大的諧波源。在各種電力電子裝置中,整流裝置所佔的比例最大。
常用的整流電路幾乎都採用晶閘管相控整流電路或二極體整流電路,其中以三相橋式和單相橋式整流電路為最多。帶阻感負載的整流電路所產生的諧波污染和功率因數滯後已為人們所熟悉。
⑹ LED採用直流電源供電,為什麼說有諧波污染
所謂諧波污染來,是指用電設備對電源網的污染。事實上,正因為LED採用直流電,而電網提供的是交流電,那麼,用電設備就需要先將交流電變換為直流電,這個交直流變換的裝置,往往會產生較大的諧波電流,從而污染電網。
LED電源是小功率設備,類似的採用交直流轉換進而污染電網的設備主要有直流斬波電源、直流高頻電源、變頻器的整流部分等等。
⑺ 什麼是諧波和諧波污染
諧波(harmonic wave),從嚴格的意義來講,諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數倍的電量,一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數分解,其餘大於基波頻率的電流產生的電量。從廣義上講,由於交流電網有效分量為工頻單一頻率,因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波,這時「諧波」這個詞的意義已經變得與原意有些不符。正是因為廣義的諧波概念,才有了「分數諧波」、「間諧波」、「次諧波」等等說法。
諧波產生的原因主要有:由於正弦電壓加壓於非線性負載,基波電流發生畸變產生諧波。主要非線性負載有UPS、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。
泛音是物理學上的諧波,但次數的定義稍許有些不同,基波頻率2倍的音頻稱之為一次泛音,基波頻率3倍的音頻稱之為二次泛音,以此類推。
諧波污染
諧波研究的意義,是因為諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低,使電氣設備過熱、產生振動和雜訊,並使絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部並聯諧振或串聯諧振,使諧波含量放大,造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作,使電能計量出現混亂。對於電力系統外部,諧波對通信設備和電子設備會產生嚴重干擾。
諧波抑制
為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題,基本思路有兩條:一條是裝設諧波補償裝置來補償諧波,這對各種諧波源都是適用的;另一條是對電力電子裝置本身進行改造,使期不產生諧波,且功率因數可控制為1,這當然只適用於作為主要諧波源的電力電子裝置。裝設諧波補償裝置的傳統方法就是採用LC調諧濾波器。這種方法既可補償諧波,又可補償無功功率,而且結構簡單,一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態影響,易和系統發生並聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補償固定頻率的諧波,補償效果也不甚理想。
⑻ 如何防止電力系統諧波污染
諧波污染治理的方法,就是那麼幾招:接地、濾波、屏蔽。
良好的符合標準的接地是非專常重要的;屬
濾波就是用磁環、濾波器、電抗器、零相電抗器、共模扼流圈等器件對電能進行過濾;
屏蔽,就是對產生諧波的設備採取屏蔽措施,如採用鎧裝電纜、將設備固定到密閉較好的電控櫃中等等。
⑼ 諧波對於電力系統的危害性
諧波對於電力系統的危害:
1、降低供電設備的壽命,增加輸、供和用電設備的額外附加損耗,使設備的溫度過熱。
2、影響變壓器。諧波電流疊加在電容器的基波上,使電容器電流變大、溫度升高、壽命縮短,引起電容器過負荷甚至爆炸。
3、影響繼電保護和自動裝置的安全性。電力諧波常會引起繼電保護及自動裝置誤動或拒動,使其動作失去選擇性,導致可靠性降低,容易造成系統事故。
4、影響用電設備。電力諧波會使電視機、計算機的圖形畸變,畫面亮度發生波動變化,並使機內的元件溫度出現過熱;使計算機及數據處理系統出現錯誤,甚至損害機器。
(9)電諧波污染擴展閱讀:
抑制諧波的基本原則
抑制變頻器在運行中產生諧波的方法是進行諧波補償,也就是增加諧波補償裝置,使輸入的電流成為正弦波。
方法
傳統的諧波補償裝置多採用設置LC調諧濾波器的方法來抑制諧波,這種抑制方法既可以抑制諧波,又可以補償無功功率。不足之處是其補償特性易受電網阻抗與運行狀態的影響,容易與系統產生並聯諧振,進而造成諧波放大,容易導致LC調諧濾波器過載,甚至燒壞。
另一方面,LC調諧濾波器僅能補償固定頻率的諧波且補償效果不甚理想。不過,由於LC調諧濾波器的結構簡單、成本較低、設置容易,故現在仍然被廣泛應用。
⑽ 什麼是諧波和諧波污染
諧波 (harmonic wave),從嚴格的意義來講,諧波是指電流中所含有的頻率為基波的內整數倍的電量,一容般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數分解,其餘大於基波頻率的電流產生的電量。從廣義上講,由於交流電網有效分量為工頻單一頻率,因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波,這時「諧波」這個詞的意義已經變得與原意有些不符。正是因為廣義的諧波概念,才有了「分數諧波」、「間諧波」、「次諧波」等等說法。