,也是諧波的主要來源之一。
2、諧波的危害
電網(wǎng)諧波造成電網(wǎng)污染,正弦電壓波形畸變,使電力系統(tǒng)的發(fā)供用電設(shè)備出現(xiàn)許多異?div id="jfovm50" class="index-wrap">,F(xiàn)象和故障
,情況日趨嚴(yán)重。本文全面論述了電力系統(tǒng)中諧波的危害及產(chǎn)生情況
,希望能引起我們的高度重視
。
諧波的危害電力系統(tǒng)中諧波的危害是多方面的,概括起來有以下幾個方面:
2.1 對供配電線路的危害
(1) 影響線路的穩(wěn)定運行
供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器一般采用電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器或晶體管繼電器予以檢測保護
,使得在故障情況下保證線路與設(shè)備的安全。但由于電磁式繼電器與感應(yīng)式繼電器對10%以下含量高達40%時又導(dǎo)致繼電保護誤動作
,因而在諧波影響下不能全面有效地起到保護作用
。晶體管繼電器雖然具有許多優(yōu)點,但由于采用了整流取樣電路
,容易受諧波影響
,產(chǎn)生誤動或拒動。這樣
,諧波將嚴(yán)重威脅供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運行
。
(2) 影響電網(wǎng)的質(zhì)量
電力系統(tǒng)中的諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變。如民用配電系統(tǒng)中的中性線,由于熒光燈
、調(diào)光燈、計算機等負載
,會產(chǎn)生大量的奇次諧波
,其中3次諧波的含量較多,可達40%
;三相配電線路中
,相線上的3的整數(shù)倍諧波在中性線上會疊加,使中性線的電流值可能超過相線上的電流
。另外
,相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率與無功功率,從而降低電網(wǎng)電壓
,浪費電網(wǎng)的容量
。
1. 2 對電力設(shè)備的危害
對電力電容器的危害
當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時,投入電容器后其端電壓增大,通過電容器的電流增加得更大
,使電容器損耗功率增加。對于膜紙復(fù)合介質(zhì)電容器
,雖然允許有諧波時的損耗功率為無諧波時損耗功率的1.38倍;對于全膜電容器允許有諧波時的損耗功率為無諧波時的1.43倍
,但如果諧波含量較高,超出電容器允許條件
,就會使電容器過電流和過負荷
,損耗功率超過上述值,使電容器異常發(fā)熱,在電場和溫度的作用下絕緣介質(zhì)會加速老化
。尤其是電容器投入在電壓已經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時
,還可能使電網(wǎng)的諧波加劇,即產(chǎn)生諧波擴大現(xiàn)象
。另外
,諧波的存在往往使電壓呈現(xiàn)尖頂波形,尖頂電壓波易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電
,且由于電壓變化率大
,局部放電強度大,對絕緣介質(zhì)更能起到加速老化的作用
,從而縮短電容器的使用壽命
。一般來說,電壓每升高10%
,電容器的壽命就要縮短1/2左右
。再者,在諧波嚴(yán)重的情況下
,還會使電容器鼓肚
、擊穿或爆炸。
(2)對電力變壓器的危害
諧波使變壓器的銅耗增大,其中包括電阻損耗
、導(dǎo)體中的渦流損耗與導(dǎo)體外部因漏磁通引起的雜散損耗都要增加。諧波還使變壓器的鐵耗增大
,這主要表現(xiàn)在鐵心中的磁滯損耗增加
,諧波使電壓的波形變得越差,則磁滯損耗越大
。同時由于以上兩方面的損耗增加
,因此要減少變壓器的實際使用容量,或者說在選擇變壓器額定容量時需要考慮留出電網(wǎng)中的諧波含量
。除此之外
,諧波還導(dǎo)致變壓器噪聲增大,變壓器的振動噪聲主要是由于鐵心的磁致伸縮引起的
,隨著諧波次數(shù)的增加
,振動頻率在1KHZ左右的成分使混雜噪聲增加
,有時還發(fā)出金屬聲。
(3)對電力電纜的危害
由于諧波次數(shù)高頻率上升,再加之電纜導(dǎo)體截面積越大趨膚效應(yīng)越明顯 ,從而導(dǎo)致導(dǎo)體的交流電阻增大
,使得電纜的允許通過電流減小
。另外
,電纜的電阻
、系統(tǒng)母線側(cè)及線路感抗與系統(tǒng)串聯(lián),提高功率因數(shù)用的電容器及線路的容抗與系統(tǒng)并聯(lián)
,在一定數(shù)值的電感與電容下可能發(fā)生諧振
。
(4)對電動機的危害
諧波對異步電動機的影響,主要是增加電動機的附加損耗
,降低效率
,嚴(yán)重時使電動機過熱。尤其是負序諧波在電動機中產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場
,形成與電動機旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,起制動作用
,從而減少電動機的出力
。另外電動機中的諧波電流,當(dāng)頻率接近某零件的固有頻率時還會使電動機產(chǎn)生機械振動
,發(fā)出很大的噪聲
。
(5)對低壓開關(guān)設(shè)備的危害
對于配電用斷路器來說,全電磁型的斷路器易受諧波電流的影響使鐵耗增大而發(fā)熱 ,同時由于對電磁鐵的影響與渦流影響使脫扣困難
,且諧波次數(shù)越高影響越大;熱磁型的斷路器
,由于導(dǎo)體的集膚次應(yīng)與鐵耗增加而引起發(fā)熱
,使得額定電流降低與脫扣電流降低;電子型的斷路器
,諧波也要使其額定電流降低
,尤其是檢測峰值的電子斷路器,額定電流降低得更多
。由此可知
,上述三種配電斷路器都可能因諧波產(chǎn)生誤動作。
(7)對弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾
對于計算機網(wǎng)絡(luò)
、通信
、有線電視、報警與樓宇自動化等弱電設(shè)備
,電力系統(tǒng)中的諧波通過電磁感應(yīng)
、靜電感應(yīng)與傳導(dǎo)方式耦合到這些系統(tǒng)中,產(chǎn)生干擾
。其中電感應(yīng)與靜電感應(yīng)的耦合強度與干擾頻率成正比
,傳導(dǎo)則通過公共接地耦合,有大量不平衡電流流入接地極
,從而干擾弱電系統(tǒng)
。
(8
)影響電力測量的準(zhǔn)確性
目前采用的電力測量儀表中有磁電型和感應(yīng)型,它們受諧波的影響較大。特別是電能表(多采用感應(yīng)型)
,當(dāng)諧波較大時將產(chǎn)生計量混亂
,測量不準(zhǔn)確。