电谐波污染
电能是当今世界上应用最为普遍的能源方式。在电能的使用过程当中,许多供电环节和用电设备都会产生对电能的浪费,并且这些电能的浪费比重已经到了不可忽视的程度。造成电能浪费的主要原因之一是由于恶劣的电压质量即电压波形畸变,包括电压的闪变??、瞬时过电压??、谐波畸变?、各相电压不平衡等情况;其次恶劣的电流质量,即电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变,包括流入电网的谐波电流,以及无功、不平衡负荷电流、低频负荷变化造成的闪烁等。具体主要体现在:
(1)电网谐波污染,导致输电线路、变压器和电机损耗增加,浪费日趋宝贵的能源;
(2)变压器、旋转电机等铁芯磁感应环流增加,大大加大电气设备发热损耗,增加功耗;加速绝缘老化,影响设备寿命;甚至发生机械谐振,旋转电机转速不稳,烧毁旋转电机;
(3)电线电缆等集肤效应增大,发热损耗增加;加速绝缘老化,影响寿命;
(4)电力系统继电保护误启动,误动作跳闸,拒动和损坏,常引起事故或扩大停电事故;
(5)计算机、数据传送和自动控制系统数据丢失,误显示,误动作,元件损坏;
(6)电能表等计量装臵误差增大,不能正确计量电能。无功补偿电力电容器组的谐波电压会加速电容器的老化,使电容器的损耗系数增大、附加损耗
增加,从而容易发生故障和缩短电容器的寿命。另一方面,电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时,就会产生谐波电流放大,使得电容器及熔断器因过热、过电压等而不能正常运行甚至烧毁;
(7)大量变频器的使用后,没有足够重视变频器的使用所带来的电流谐波的污染;
(8)大量晶闸管的使用后,电流谐波给供电网带来的污染;
(9)大功率交流电机和众多交流电机的使用,供电电网的功率因数过低;?????(10)冲击性负载给供电电网造成的电压波动甚至闪变等。
如此恶劣的用电环境,直接影响到用电设备本身的使用寿命。如何根据电网或用电设备的情况,采取有效措施和合理可行的技术方案,避免或者减轻用电污染、减少电能损耗、降低线损率是供电部门和用户共同的责任。
解决方案
采用先进技术是治理谐波污染及减少电能损耗的有效途径。电力设备市场推出无源滤波器及有源电力滤波器(APF)、串联有源电力滤波器(AVQR)和静止无功功率发生器(SVG)以及电能质量控制器等新技术、新新产品能够有效的治理谐波污染,改善用电质量及供电环境,减少电能损耗、节约能源。具体表现在:
(1)消除谐波,提高电源的质量:当电网供电中使用了较大的非线性负载时(例如:可控硅、二极管电源等),就会给电网产生严重的电流谐波,极大地破坏了供电环境。使用Sinpower并联有源电力滤波器(APF),即可有效的解决电网严重的电流谐波,同时也改善电压谐波。用电设备的可靠性、安全性、发热量的降低都得到改善。
(2)提高功率因数,节约电费:一般情况下解决功率因数过低时是加装电容器组,分组投切,可以将功率因数提高。但电容器组投入的同时很容易将某次的电流谐波放大,严重的造成供电开关跳闸、电容器经常损坏等。将电容器组改为Sinpower无源滤波器既提高功率因数又消除一部分谐波。如果已加装了电容器组放大了电流谐波造成电容器组投入失败,说明电网中存在大量谐波,另一有效的方法是使用Sinpower并联有源电力滤波器(APF),将谐波消除。就可安全的将电容器组投入了,还有采用静止无功功率发生器(SVG),既可以提高功率因素又可以消除谐波,它不存在放大某次谐波和与系统谐振问题。
(3)解决供电电压三相平衡和谐波问题:由于三相电压不平衡造成运行温升过高,出现机械噪音,以及单相负载造成的3次谐波,不但浪费了电能,还对用电设备带来损坏,同时中线电流过大,给供电电网造成很大的隐患。使用Sinpower三相四线并联有源电力滤波器(APF),不但可调整中线电流解决三相不平衡,还可消除有单相负载造成的3次谐波。特别是应用在办公大楼以及金融机构。
(4)供电电压三相平衡和无功问题:现在的楼宇供电存在许多三相不平衡现象,并且功率因数不高。由于楼宇供电的特殊性?——?负载的不规则变化,如果用电容器组投切明显不合理。使用Sinpower三相四线静止无功功率发生器(SVG),可调整中线电流解决三相不平衡,还可自动跟踪负载的变化调整功率因数,使电网的功率因数保持在0.95以上。
(5)消除供电电网持续过低、持续过高现象:小功率(400kVA以下)供电,电压不稳、谐波严重,负载在糟糕的供电环境中无法正常工作。使用Sinpower串联有源电力滤波器(AVQR),可将供给负载的电压稳定在国家要
求的范围内,消除供电电网中的谐波。同时解决电网中的闪变、突升、突降、电网持续过低、持续过高等电能质量问题。
(6)电能质量的综合治理:供电电网中谐波严重、三相不平衡、功率因数过低三种情况同时出现也时有发生,而用电设备经常误动作、发热、损坏、用电效率下降,解决以上问题的最好办法?——?使用Sinpower电能质量控制器。有效控制供电电网中的所有问题。
(7)大功率供电电网无功与谐波的治理:大型工矿企业中,大功率非线性负载较多,各种交流电机也较多,因此所需无功也较多,谐波和功率因数都存在很大的问题。使用Sinpower混合有源电力滤波器,将无源电力滤波器与有源电力滤波器混和使用,根据供电系统的要求,设计合理的混合方案,做到性价比最优。使用者不但提高功率因数而且有效降低供电电网的谐波,是大功率供电系统的优选方案。
(8)高压混合有源电力滤波器:在高压6kV、10kV、35kV的供电电网中,无源滤波器已大量使用并且有很好的滤波效果,但无源滤波器在较复杂的供电系统中可能会产生谐振或为躲避谐振点而降低了滤波效果。使用?SINPOWER高压混合有源电力滤波器后,由于有源电力滤波器控制高压无源滤波器,避免谐振的产生,滤波器始终工作在较佳的滤波状态。
⑵ 电力谐波的危害
1、由于谐波的频率较高,使导线的集肤效应加重,因此铜损急剧增加。同时变压器铁心由于不能适应急剧变化的磁通而导致铁损急剧增加。
2、谐波会影响表计的计量精度。从原理上进行分析:谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网中去,因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算,从而导致计量误差。对于机械式电能表还会由于高频率谐波所产生的高频涡流阻力而变慢。因为在高次谐波严重的情况下(例如中频炉)会严重影响电能表的计量精度,导致莫名其妙的丢电现象。
3、精密电子设备(包括电子式电能表)会被严重干扰,导致不能正常工作,甚至烧毁。
4、所有接于电网中的设备的损耗都会增加,温升增加。含有电容器的设备受影响最为严重,甚至可能导致设备损坏以及电容器爆炸等事故.
5. 电机类负荷由于谐波的逆序作用而导致输出扭矩下降。
6. 继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障。
当电网的谐波污染程度小于国家标准的规定时,通常不会对系统造成影响。随着污染程度的增加,谐波的影响就逐渐显现出来。在谐波严重超标的情况下,如果不进行谐波治理,往往会产生很严重的后果。谐波源的特性非常复杂,因为谐波的产生不仅仅取决于产生谐波的负荷本身,还与电网的短路容量、电网的组成形势以及电网中的其他负荷的性质有关。因此滤波器无法做成定型产品,必须通过对谐波源现场情况的测试,然后根据现场测试结果进行专门设计。
⑶ 电网谐波污染治理
限制电网谐波的主要措施有:
(1)增加换流装置的脉动数;
(2)改变电容器组的安装位置或调整电容器组的无功出力;
(3)采用三角形联结变压器隔断了零序3倍数谐波的流通;
(4)同步发电机中采用短矩线圈和分布绕组可以减小谐波;
(5)采用无源滤波器(PF)有源电力滤波器(APF)等;
拓展阅读:
电能的供应需要由电网传输。理想的公用电网的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。由于电器的使用会产生谐波电流和谐波电压,注入到电网中,就成为电网的一种污染,它会导致电网中的电流和电压波形畸变,电能质量下降,使电器设备的使用环境恶化,危害电网及电网中的其它设备。
谐波的产生主要来自两大方面,一是来自用户的非线性负荷,二是来自电源系统。近几十年来,各种非线性负荷的广泛使用,使得谐波污染的问题变得日益突出。而各种复杂、精密、对电能质量敏感的用电设备的不断普及,人们对电能质量及可靠性的要求越来越高,这使得电能质量问题对电网和配电系统造成的直接危害和可能对人类生活和生产造成的损失也就越来越大。电能源应用在世界范围内已经出现不断升级的大规模停电等事故和频繁的城市火灾,其中大部分与谐波污染和不恰当的处理不同程度相关。
谐波的治理
无论是从保障电力系统的安全、稳定、经济运行的角度, 还是从用户用电设备的安全、正常工作的角度,
有效地治理谐波, 将其限制在允许范围内, 还电网一个洁净的电气环境, 营造“绿色电网”, 已经迫在眉睫。
谐波污染对电网的影响主要表现在:
(1)造成电网的功率损耗增加、设备过热, 寿命缩短、电子元器件的继电保护或自动装置误动作影响电子仪表和通信系统的正常工作, 降低通信质量增大附加磁场的千扰等;
(2)引起变电站局部的并联或串联谐振, 使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂等。
⑷ 电网谐波污染有没有国家治理标准
1993年我国颁布电能质量系列标准之一的国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》,对于公用电网各级(380V~220kV)谐波电压限值以及对用户的谐波电流指标分配作出了规定,还规定了测量仪器和测量方法以及相关的计算。标准颁布以来,电力部门以此为依据,实施对电网谐波的控制和管理,取得了不少成绩。
电网谐波污染,导致输电线路、变压器和电机损耗增加,浪费日趋宝贵的能源。
消除谐波,提高电源的质量:当电网供电中使用了较大的非线性负载时(例如:可控硅、二极管电源等),就会给电网产生严重的电流谐波,极大地破坏了供电环境。使用Sinpower并联有源电力滤波器(APF),即可有效的解决电网严重的电流谐波,同时也改善电压谐波。用电设备的可靠性、安全性、发热量的降低都得到改善。
⑸ 电网谐波产生的原因,有哪些危害,应该如何进行抑制
谐波产生的根本原因是由于电网中某些设备和负荷的非线性特性,即所加的电压与产生的电流不成线性(正比)关系而造成的波形畸变。危害:由于谐波的频率较高,使导线的集肤效应加重,因此铜损急剧增加。同时变压器铁心由于不能适应急剧变化的磁通而导致铁损急剧增加。
进行抑制:电力谐波的产生往往与电气设计不合理有着极大的关系,因而要从根本上解决电力谐波问题首先优化电气设计,避免电力谐波的发生。对此,在进行电气设计时需要采取避免谐波的技术对策,例如: 增加整流器脉动数。整流器是电力供电网络中谐波的主要来源。
PWM技术即脉宽调制技术,利用该技术减少谐波的原理是:
1)PWM能使谐波频谱增高从而降低谐波量,可以使得变流器的输入为正弦波;
2)在可控整流后面加接功率因数矫正(PFC),同样可以达到控制输入电流为正弦的目的,同时PFC可以进行相位矫正,使得从电网侧看,负载可等效为线性负载。
(5)电谐波污染扩展阅读
在工业和生活用电负载中,阻感负载占有很大的比例。异步电动机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功功率中占有很高的比例。
电力系统中的电抗器和架空线等也消耗一些无功功率。阻感负载必须吸收无功功率才能正常工作,这是由其本身的性质所决定的。
电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率,特别是各种相控装置。 如相控整流器、相控交流功率调整电路和周波变流器,在工作时基波电流滞后于电网电压,要消耗大量的无功功率。另外,这些装置也会产生大量的谐波电流,谐波源都是要消耗无功功率的。二
极管整流电路的基波电流相位和电网电压相位大致相同,所以基本不消耗基波无功功率。但是它也产生大量的谐波电流,因此也消耗一定的无功功率。
近30年来,电力电子装置的应用日益广泛,也使得电力电子装置成为最大的谐波源。在各种电力电子装置中,整流装置所占的比例最大。
常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路,其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻感负载的整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。
⑹ LED采用直流电源供电,为什么说有谐波污染
所谓谐波污染来,是指用电设备对电源网的污染。事实上,正因为LED采用直流电,而电网提供的是交流电,那么,用电设备就需要先将交流电变换为直流电,这个交直流变换的装置,往往会产生较大的谐波电流,从而污染电网。
LED电源是小功率设备,类似的采用交直流转换进而污染电网的设备主要有直流斩波电源、直流高频电源、变频器的整流部分等等。
⑺ 什么是谐波和谐波污染
谐波(harmonic wave),从严格的意义来讲,谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲,由于交流电网有效分量为工频单一频率,因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波,这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念,才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
谐波产生的原因主要有:由于正弦电压加压于非线性负载,基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
泛音是物理学上的谐波,但次数的定义稍许有些不同,基波频率2倍的音频称之为一次泛音,基波频率3倍的音频称之为二次泛音,以此类推。
谐波污染
谐波研究的意义,是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低,使电气设备过热、产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
谐波抑制
为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题,基本思路有两条:一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波,这对各种谐波源都是适用的;另一条是对电力电子装置本身进行改造,使期不产生谐波,且功率因数可控制为1,这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波,又可补偿无功功率,而且结构简单,一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响,易和系统发生并联谐振,导致谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,补偿效果也不甚理想。
⑻ 如何防止电力系统谐波污染
谐波污染治理的方法,就是那么几招:接地、滤波、屏蔽。
良好的符合标准的接地是非专常重要的;属
滤波就是用磁环、滤波器、电抗器、零相电抗器、共模扼流圈等器件对电能进行过滤;
屏蔽,就是对产生谐波的设备采取屏蔽措施,如采用铠装电缆、将设备固定到密闭较好的电控柜中等等。
⑼ 谐波对于电力系统的危害性
谐波对于电力系统的危害:
1、降低供电设备的寿命,增加输、供和用电设备的额外附加损耗,使设备的温度过热。
2、影响变压器。谐波电流叠加在电容器的基波上,使电容器电流变大、温度升高、寿命缩短,引起电容器过负荷甚至爆炸。
3、影响继电保护和自动装置的安全性。电力谐波常会引起继电保护及自动装置误动或拒动,使其动作失去选择性,导致可靠性降低,容易造成系统事故。
4、影响用电设备。电力谐波会使电视机、计算机的图形畸变,画面亮度发生波动变化,并使机内的元件温度出现过热;使计算机及数据处理系统出现错误,甚至损害机器。
(9)电谐波污染扩展阅读:
抑制谐波的基本原则
抑制变频器在运行中产生谐波的方法是进行谐波补偿,也就是增加谐波补偿装置,使输入的电流成为正弦波。
方法
传统的谐波补偿装置多采用设置LC调谐滤波器的方法来抑制谐波,这种抑制方法既可以抑制谐波,又可以补偿无功功率。不足之处是其补偿特性易受电网阻抗与运行状态的影响,容易与系统产生并联谐振,进而造成谐波放大,容易导致LC调谐滤波器过载,甚至烧坏。
另一方面,LC调谐滤波器仅能补偿固定频率的谐波且补偿效果不甚理想。不过,由于LC调谐滤波器的结构简单、成本较低、设置容易,故现在仍然被广泛应用。
⑽ 什么是谐波和谐波污染
谐波 (harmonic wave),从严格的意义来讲,谐波是指电流中所含有的频率为基波的内整数倍的电量,一容般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲,由于交流电网有效分量为工频单一频率,因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波,这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念,才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。