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谐波的危害及其抑制措施

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-26 21:05:42
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谐波的危害及其抑制措施

谐波的危害及其抑制措施中国联通苏州分公司柳振伟摘要:本文对谐波的概念及产生原理、谐波产生的问题作了较为详细的描述,并对目前解决谐波问题的措施作了分析。关键词:交频器;谐波危害;抑制谐波措施一、概述理想状态下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国工业用电频率以50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特
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导读谐波的危害及其抑制措施中国联通苏州分公司柳振伟摘要:本文对谐波的概念及产生原理、谐波产生的问题作了较为详细的描述,并对目前解决谐波问题的措施作了分析。关键词:交频器;谐波危害;抑制谐波措施一、概述理想状态下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国工业用电频率以50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特
谐波的危害及其抑制措施

中国联通苏州分公司 柳振伟

摘要:本文对谐波的概念及产生原理、谐波产生的问题作了较为详细的描述,并对目前解决谐波问题的措施作了分析。

关键词:交频器;谐波危害;抑制谐波措施

一、概述

理想状态下,优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国工业用电频率以50Hz 为基波频率)整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使电力质量变坏。因此,谐波是电力质量的重要指标之一。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。谐波频率是基频率波的整倍数,根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)分析原理证明,任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率,幅度与相角。谐波可以I 区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、4,6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz 时,2次谐波为lOOHz,3次谐波则是150Hz。一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在。对于三相整流负载,出现的谐波电流是6n±1次谐波,例如5、7,11、13、17、19等,变频器主要产生5、7次谐波。一个正弦波在5次谐波和7次谐波的影响下怎样发生畸变。(相对于基波的24%和9%),如下图所示。

图1 基波和谐波 图2 失真波形

谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热,使同步发电机的额定输出功率降低,转矩降低,变压器温度升高,效率降低,绝缘加速老化,缩短使用寿命,甚至损坏,从而降低继电保护、控制、以及检测装

供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注,为保证供电系统中所有的电气,电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作,必须采取有力的措施,抑制和防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。

二、谐波产生的原因

在电力的生产,传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。在发电环节,当对发电机的结构和接线采取一些措施后,可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。在其它几个环节中,谐波的产生主要是来自下列具有非线性负荷都能产生谐波电流,产生谐波的设备类型有:开关模式电源(SMPS)、电子荧火灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。

(1)开关模式电源(SMPS)

大多数的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。它们和老式的设备不同,它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电,然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的方法输出所需的直流电流。这对于设备制造厂的好处是使用器件的尺寸、价格及重量均可大幅降低,它的缺点是不管它是哪一种型号,它都不能从电源汲取连续的电流,而只能汲取脉冲电流。此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。

(2)电子荧光灯镇流器

电子荧光灯镇流器近年被大量采用。它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率,其缺点是逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波,但成本昂贵。

(3)直流调速传动装置

直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整流电路,也被称作六脉冲桥式整流电路,因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。直流电动机的电感是有限的,故在直流电流中有300Hz的脉动波(即为供电频率的6倍),这就改变了供电电流的波形。

(4)不间断电源(UPS)

根据电能变换方式和由外部供电到内部供电所用转换方式不同,UPS有许多不同的类型。主要的类型有在线的UPS、离线的UPS和线路交互作用的UPS。由UPS供电的负荷总是电子信息设备,它们是非线性的并且含有大量的低次谐波。

三相六脉冲整流在理想情况下的图形如图3。

图3 理想状态下的三相六脉冲整流示意图

利用傅立叶级数进行分解:

图4 利用傅立叶级数进行分解的三相六脉冲整流图

(5)磁芯器件

在有铁芯的电抗器上的励磁电流和磁通密度之间的关系总是非线性的。如果电流波形是正弦波(亦即电路中串联的电阻很大)那么磁场中会有高次谐波,这被认为是强迫磁化过程。如果施加在线圈上的电压是正弦波形(亦即串联的电阻很

小)则磁通密度也将是正弦波形,而电流波形则含有高次谐波,则被认为是自由

以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流,也就是说,即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压,但由于它们只有电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性,使得流过电网的电流是非正弦波形的,这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成,即产生了谐波,使电网电压严重失真,此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。

接入低压供电系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。所谓稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化,如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波,这类设备对电网来说表现为恒定的负载。由激光打印机、复印机、微波炉等产生的各次谐波的幅值随时间变化,称之为波动的谐波,这类设备对电网来说是一个随时间变化的负载。

随着电力电子设备使用的不断增加,同时这些设备产生的谐波又具有较大的振幅,所以目前供电系统中提供的主要是谐波源。

三、谐波的危害

以前由于接入供电系统的非线性设备较小,帮在系统中引起的谐波电流也很小,所以对电力质量的影响不大。随着电子技术的发展,使用大功率半导体开关器件以及各类开关电源的产品,如电视机、空调器、节能灯、调光器、洗衣机、微波炉,信息技术设备等迅速涌入居民家庭,虽然每台设备向电网注入的谐波电流不大,但这些设备数量大、分布广。有些家用电器如电视机、空调器等在使用时具有集中的特点,在某些时段会使注入到电网的谐波电流对公用电网造成的谐波问题特别突出,这不但使接入该电网的设备无法正常工作,甚至造成故障,而且还会使供电系统中性线承受的电流超载,影响供电系统的电力输送。因此谐波问题得到各有关方面的高度重视。

供电系统中的谐波危害主要表现在以下几个方面。

1、增加了发、输、供和用电设备的附加损耗,使设备过热,降低设备的效率和利用率。

由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍,高频电流流过导体时,因集肤效应的作用,使导体对谐波电流的有效电阻增加,从而增加了设备的功率损耗、电能损耗,使导体的发热严重。

(1)对旋转电机的影响

谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。在供电系统中,用户的电动机负荷约占整个负荷的85%左右。因此,谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整,由谐波引起电动机的发热效应是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。试验表明,在额定出力下持续承受3%额定电压的负序电压时,电动机的绝缘寿命要减少一半。因此,国际上一般建议在持续工作的条件下,电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%,因此谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大,但谐波会产生显著的脉冲转矩,可能出现电机转轴扭曲振动的问题。这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振,并使汽轮机叶片产生疲劳循环。

(2)对变压器的影响对变压器而言,谐波电流可导致铜损和杂散损增加,特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器,会在其绕组中形成环流,使绕组过热;对全星形连接的变压器,当绕组中性点按地,而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时,可能形成3次谐波谐振,使变压器附加损耗增加。与纯正基本波运行的正弦电流和电压相比较,谐波对变压器的整体影响是温升较高。需要注意的是这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升,进而导致变压器的基波负载容量下降。而当非线性负载选择正确的变压器额定容量时,应考虑足够的降载因子,以确保变压器温升在允许的范围内。还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(KWH)反应在电费上,而且谐波也会导致变压器噪声增加。

(3)对输电线路的影响

由于输电线路阻抗的频率特性,线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下,谐波电流使输电线路的附加损耗增加。在供应电网的损耗中,变压器和输电线路的损耗占了大部分,所以谐波使电网网损增大。谐波还使三相供电系统中的中性线的电流增大,导致中性线过载。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容,它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时,在一定的参数配合条件下,会发生串联谐振或并联谐振。一般情况下,并联谐波谐振所产生的谐波过电压和过电流对相关设备的危害性较大。当注入电网的谐波的频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时,会激励电感、电容产生部分谐振,形成谐波放大。在这种情况下,谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动,以至损坏设备,与此同时还可产生相当大的谐波网损。对于电力电缆线路,由于电缆的对地电容比架空线路约大10-20倍,而感抗约为架空线路的1/2-1/3,因此更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大,造成绝缘击穿的事故。(4)对电力电容器的影响

电容器与其它设备相较有很大区别,电容器组之容抗随频率升高而降低,因此,电容器组起到吸收高次谐波电流的作用,这将导致电容器组温升提高并增加绝缘材料的介质应力。频繁地切换非线性电磁组件如变压器会产生谐波电流,这些谐波电流将增加电容器的负担。应当注意的是熔丝通常不是用来当作电容器之过载保护。由谐波引起的发热和电压增加意味着电容器使用寿命的缩短。在电力系统中使用电容器组时,因其容性特点在系统共振情况下可显著的改变系统阻抗,因此必需考虑系统产生谐振的可能性。此外系统谐振将导致谐波电压和电流会明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。

(5)谐波对油机的影响

柴油发电机组的内阻相对市电来说要大很多,非线性负载产生的谐波电流引起的电压畸变也会大很多,并造成油机输出电压失真严重,此外还会造成:1.控制部分可能对失真严重的输出波形发生误判断,认为是过压、超频等原因,从而造成油机停机;2.输出电压不稳,输出高压造成所带负载烧毁。

下表为不同非线性负载对柴油发电机组(200KVA)输出电压畸变度的影响。发电机组允许的电压畸

发电机组允许带负载的百分比

变度 12脉冲整流UPS 6脉冲整流UPS 单相整流UPS

5% 78% 41% 22%

10% 100% 69% 36%

15% 100% 96% 52%

(6)对电缆的影响

在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根值的纯正弦波电流相比较,非正弦波会有较高的热量。该额外温升是由众所周知的集肤效应所引起的,而这种现象取决于频率及导体的尺寸。这种效应如同增加导体交流电阻,进而导致损耗增加。

式中Rh-h 次谐波频率下的线路电阻,Rh 随频率升高而增加,

例如直径为0.76cm 的圆形导体,其基波及5、7、11次谐波的交流电阻分别为直流电阻的1.01,1.21,

1.35倍及1.65倍。导线的直径愈大,因集肤效应而使谐波频率下的电阻增加愈明显,谐波产生的附加损耗也越大。

例:基波电流300A,含有100A 谐波电流的导线,其损耗可计算得:

电阻取0.5欧 一年耗费电费

(7)谐波电流产生的电磁干扰

谐波的存在,会使控制设备损坏或出现误动作的几率大大增加,电力电子设备也会对供电电压的谐波畸变很敏感,如可编程控制器(PLC),通常要求总谐波电压畸变率(VTHD)小于5%,且个别谐波电压畸变率低于3%,较高的畸变量可导致控制设备误动作。这也是为什么一些大型UPS 控制板容易烧坏,以及一些监控设备出现误动作的重要原因。

随着谐波电压的增高,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,使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行。

影响继电保护和自动装置的工作和可靠性。

谐波对电力系统中以负序(基波)量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重,这是由于这些按

负序(基波)量整定的保护装置,整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰(如电气化铁道、电弧炉等谐波源还是负序源)则会引起发电机负序电流保护误动(若误动引起跳闸,则后果严重)、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动,母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动,严重威胁电力系统的安全运行。

2、使测量和计量仪器的指示和计量不准确

由于电力计量装置都是按50Hz 的标准的正弦波设计的,当供电电压或负荷电流中有谐波成分时,会影响感应式电能表的正常工作。在有谐波源的情况下,谐波源用户处的电能表记录了该用户吸收的基波电能并扣除一小部分谐波电能,谐波源虽然污染了电网,但却反而可以少交电费;而与此同时,在线性负荷用户处,电能表记录的是该用户吸收的基波电能及部分的谐波电能,这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏,而且还要多交电费。因此电子式电能表更不利于供电部门∑∞

==Δ22h h h L R I P KW

m P 8.11030032.010032=××××=−元4.126148.0365248.1=×××KW

而有利于非线性负荷用户。

3、对通信系统的影响

(1)电压畸变度变大

我们维护规程规定电压波形正弦畸变不大于5%,但是由于大量的谐波电流存在,使输入电压发生了畸变,当个别局(站)的电压畸变度已经大于5%,就不符合我们通信系统交流供电的质量指标了。

(2)谐波电流的大量存在,将降低设备的输入功率因数。

一般的,设备的输入功率因数如下式 :

在不考虑相位差的情况下,谐波对功率因数的影响如下

谐波含量 10%

20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 功率因数 0.99 0.98 0.96 0.93 0. 0.86 0.82 0.78 功率因数的影响包括无功损耗增大,降低设备的利用率;降低企业总的输入功率因数,还可能要多缴电费:一般在供电合同中都明确规定,用户功率因数在高峰负荷期间应达到cosφn(对于我们通信企业,一般取0.9),高于这个标准者可以少缴电费(奖),低于这个标准则要多缴电费(罚)。

电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合,在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压,干扰通信系统的工作,影响通信线路通话的清晰度,而且在谐波和基波的共同作用下,触发电话铃响,甚至在极端情况下,还会威胁通信设备和人员的安全。另外高压直流(HVDC)换流站换相过程中产生的电磁噪声(3-10kHz)会干扰电力载波通信的正常工作,并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误,影响电网运行的安全。

4、对用电设备的影响

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,并使机内的元件出现过热,使计算机及数据处理系统出现错误。对于带有启动用的镇流器和提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯来说,会因为在一定参数的配合下,形成某次谐波频率下的谐振,使镇流器或电容器因过热而损坏。对于采用晶闸管的变速装置,谐波可能使晶闸管误动作,或使控制回路误触发。

四、抑制谐波的一般对策

目前,国内普遍采用提高变压器质量、增大电缆截面积、特别加大中性线电缆截面(等于线、相电缆截面的两倍)以及选用整定值较大的断路器、熔断器等保护元件等办法,不但不能从根本上消除谐波,反而降低了保护特性与功能,加大了投资浪费,增加供电系统的隐患。为减少供电系统的谐波问题,一般从管理上和技术措施上采取以下几方面的对策:

1、贯彻执行有关谐波的国家标准,加强谐波管理

我国于1998年12月14日发布了国家标准GB17625.1-1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流≤16A)》,等效采用IEC6100-3-2:1995,但在技术内容上与该国际标准完全一致。GB17625.1规定了准备接入公用低压配电系统中的电气、电子设备(每相输入电流≤16A)可能产生的谐波的限值。只有经过试验证实符合该标准限值要求的设备才能接入到配电ϕcos )(112THD PF +=

该标准对以下四类没备确定了谐波电流时发射限值:A类设备:平衡的三相设备以及除B、C和D类外的所有其它设备;B类设备:便携式电动工具;C 类设备:包括调光装置的照明设备:D类设备:输入电流具有标准所定义的“特殊波形”,且其有功功率不大于600W的设备。

谐波治理还应注意下面几个标准,该标准还规定了试验电路和对试验电源的要求、对测量设备的要求和试验条件等内容。抗干扰标准:EN50082-1、-2,EN61800-3:辐射标准:EN5008l-1、-2,EN61800-3。特别是IECl0003、IECl800-3(EN61800-3)、IEC555(EN60555)和IEEE519-1992。

普通的抗干扰标准EN50081和EN50082以及针对变频器的标准EN61800(1ECl800-3)定义了设备在不同的环境中运行时的辐射及抗干扰的水平。上述标准定义了在不同环境条件下的可接受辐射等级:L级,无辐射。适用于在不受干扰的环境下使用变频器的用户和自己处理辐射的用户。H 级,根据EN61800-3确定的,第一环境:有分布,和第二环境。作为选件RFI滤波器,配置RFI滤波器可以使变频器达到商业级,通常用于非工业的环境。

认真贯彻执行有关国家标准关于谐波的规定,就能从总体上控制供电系统中的谐波水平,保证供电系统供给优质的电力质量。

2、增加换流装置的相数

换流装置是供电系统的主要谐波源之一。理论分析表明,换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为pk±1和pk(p为整流相数或脉动数,k为正整数)。当脉动数由p=6增加到p=12时,可以有效的消除幅值较大的低频项,(其特征谐波次数分别为12k±1和12k),从而大大地降低了谐波电流的有效值。

3、增装动态无功补偿装置,提高供电系统承受谐波的能力

在技术经济分析可行的条件下,可以在谐波源处装设动态无功补偿装置:静止无功补偿装置(SVC-Static Var Compensator)或更先进的静止同步补偿装置(STATCOM Static SynchroncusCompensator),以获得补偿负荷快速变动的无功需求、改善功率因数、滤除系统谐波、减少向系统注入谐波电流、稳定母线电压、降低三相电压不平衡度等,提高供电系统承受谐波的能力。

4、加装滤波装置(包括无源滤波和有源滤波装置)

使用无源滤波器其主要是改变在特殊频率下电源的阻抗,适用于稳定、不改变的系统。而使用有源滤波器主要是用于补偿非线性负载。传统的方式多选用无源滤波器,无源滤波器出现最早,因其结构简单、投资少、运行可靠性较高以及运行费用较低,至今仍是谐波抑制的主要手段。LC滤波器是传统的无源谐波抑制装置,它由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成,与谐波源并联,除具有滤波作用外,还有无功补偿的作用。这种装置存在一些较难克服的缺点,主要是容易过载,在过载时会被烧损,可能造成功率因数过引、偿而被罚款;另外,无源滤波器不能受控,因此随着时间的推移,配件老化或电网负载的变动,会使谐振频率发生改变,滤波效果下降。更重要的是无源滤波器只能过滤一种谐波成份(如有的滤波器只能滤除三次谐波),如果过滤不同的谐波频率,则要分别用不同的滤波器,增加设备投资。

国内外有多种有源滤波器,这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器(APF)理论在20世纪60年代形成,后来着大中功率全控型半导体器件的成熟,脉冲宽度调制(PWM)控制技术的进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出,有源电力滤波器得以迅速发展。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流,由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流频谱,以抵消原线路谐波源所产生的谐波,从而使电网电流只含有基波分量。其中核心部分是谐波电流发生器与控制系统,即其工作靠数字信号处理(DSP)技术控制快速绝缘双极晶体管(1GBT)来完成。

目前,在具体的谐波治理方面,出现了无源滤波器(LC滤波器)与有源滤波器互补混合使用的方式,充分发挥LC滤波器结构简单、易实现、成本低,有源电力滤波器补偿性能好的优点,克服有源电力滤波器容量大、成本高的缺点,两者结合使用,从而使整个系统获得良好的性能。总之,一方面要严格谐波的发射水平。另一方面还要设法提高设备自身的抗谐波干扰的能力,改善谐波保护性能,以做到真正意义上的电磁兼容。

5、减少回路的阻抗及切断传输线路法

谐波产生的根本原因是由于使用了非线性负载,因此,解决的根本办法是把产生谐波的负载的供电线路和对谐波敏感的负载的供电线路分开。由于非线性负载引起的畸变电流在电缆的阻抗上产生一个畸变电压降,而合成的畸变电压波形加到与此同一线路上所接的其它负载,引起谐波电流在其上流过。因此,减少谐波危害的措施也可从加大电缆截面积,减少回路的阻抗方式来实现。目前,国内较多采用提高变压器容量,增大电缆截面积,特别是加大中性线电缆截面,以及选用整定值较大的断路器、熔断器等保护元件等办法,但此种方式不能从根本上消除谐波,反而降低了保护特性与功能,又加大了投资,增加供电系统的隐患。从中可知,可以将线性负载与非线性负载从同一电源 接口点(PCC)就开始分别的电路供电,这样可以使由非线性负载产生的畸变电压不会传导到线性负载上去。这是目前治理谐波问题较为理想的解决方案。

6、使用无谐波污染的绿色变频器

绿色变频器的品质标准是:输入和输出电流都是正弦波,输入功率因数可控,带任何负载时都能使功率因数为1,可获得工频上下任意可控的输出频率。变频器内置的交流电抗器,它能很好的抑制谐波,同时可以保护整流桥不受电源电压瞬间尖波的影响,实践表明,不带电抗器的谐波电流明显高于带电抗器产生的谐波电流。为了减少谐波污染造成的干扰,在变频器的输出回路安装噪声滤波器。并且在变频器允许的情况,降低变频器的载波频率。另外,在大功率变频器中,通常使用12脉冲或18脉冲整流,这样在电源中,通过消除最低次谐波来减少谐波含量。例如12脉冲,最低的谐波是11次、13次、23次、25次谐波。依次类推,对于18脉冲,最低的谐波是17次和19次谐波。

五、结束语

综上所述,可以清楚地了解谐波产生的原因,在具体治理上可采用无源滤波器、有源滤波器,减少回路阻抗,切断谐波传输路径及开发使用无谐波污染的绿色变频器等方法,将谐波的产生控制在最小范围内,以达到科学合理用电,抑制电网污染,提高电源质量。另外,还必须要供电部门、电力用户和设备制造商三方面都以电磁兼容的思想为基本出发点。一方面,产生谐波的部门和单位要尽量谐波的发射水平;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的能力。并且只有供、用、造三方面齐心协力才能搞好治理谐波这项系统工程的工作。

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