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电力系统谐波测量方法综述
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2.无功补偿谐波治理
引言
在供电系统中,为了节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平,经常采用各种无功补偿装置。近年来,配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、各种电力电子设备以及电气化铁路大量应用。这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点,在运行中会产生大量谐波。这些谐波对无功补偿装置造成了严重影响。在供电系统中,对于某次谐波,作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振,则会出现过电压而造成危害。当无功补偿装置运行地点的谐波比较严重时,电压、电流波形会有很大畸变,电容器投切控制信号的传输就会受到影响,从而有可能引起装置的误动或拒动。另一方面,并联电容器对电网谐波的影响也很大。若电容器容抗和系统感抗配合不恰当?熏将会造成电网谐波电压和电流的严重放大?熏给电容器本身带来极大损伤。可见,无功补偿与谐波治理两者关系密切。产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置;治理谐波的装置通常也是补偿无功的装置。因此,为了寻求能同时实现无功补偿和谐波治理的装置,就必须将二者结合起来进行研究。
2 电容器无功补偿装置中的谐波问题
谐波源有两种一种是谐波电流源,这些用电设备中的谐波含量取决于它自身的特性和工作状况。基本上与供电系统参数无关。另外一种是谐波电压源。发电机在发出基波电势的同时,也会有谐波电势产生,其谐波电势大小主要取决于发电机本身的结构和工作状况。实际上,在电网中运行的发电机和变压器等电力设备输出的谐波电势分量很小,几乎可以忽略。因此,在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源主要是谐波电流源。
在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主,电容器支路以容抗为主。在工频条件下,并联电容器的容抗比系统的感抗大得多可发出无功功率,对电网进行无功补偿。但在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网,对这些谐波频率而言电网感抗显著增加而补偿系统容抗显著减小导致谐波电流大部分流入电容器支路,若此时电容器的运行电流超过其额定电流的1.3倍,电容器将会因过流而产生故障。另外,针对无功补偿系统的调谐频率,如果电网中存在该特定频率的谐波电流源,则该谐波将直接被放大严重时还会发生并联谐振或串联谐振。系统谐振将导致谐波电压和电流明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。
2.1 谐波与并联谐振
当电网中的谐波主要由非线性用电负荷产生时,此时的谐波源可看作一个很大的电流源,其产生的谐波电流加在系统感抗和电容器的容抗之间,形成并联回路(如图1所示)。
3.配电网络中的谐波污染问题的研究
为解决供电紧张,一方面要建设许多新的电厂和输电线路,另一方面要高效利用现有的电力资源,减少电力损耗。谐波是导致电力损耗增加,供电质量下降的重要因素。 发展带来供电紧张。降低变压器有效出力, 谐波会大大增加电力变压器的铜损和铁损。谐波导致的噪声,会使变电所的噪声污染指数超标,影响工作人员的身心健康。对于电力电容器,谐波会导致端电压升高,损耗加大,电容器发热,加速老化,从而缩短使用寿命。
1 电力系统谐波的基本特性和测量
其频率是基波频率的整数倍数。理论上看, 谐波是一个周期电气量的正弦波分量。非线性负荷是配电网谐波的主要发生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系,这类负荷的电流不是正弦波,且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后,那些大于基频的分量被称作谐波。
还可能发生低于基频的次谐波, 非线性负荷除了发生基频整次谐波外。或高于基波的非整数倍谐波。电力系统中泛起系统短路、开路等事故,而导致系统进入暂态过程引起的谐波,将不归属谐波治理的范畴。要治理谐波改善供电品质,需要了解谐波类型。谐波按其性质和波动的快慢可分成四类:准稳态谐波、稳定谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性,实际工作中,要精确评估谐波量值非常困难,所以在IEC 6100-4-7尺度中对前三类谐波进行了规定,推荐采用数理统计的方法对谐波进行丈量。
通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说, 实际工作中。将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点,丈量该点的电压和注入公共电网的电流后,通过对电压和电流的分析,取得谐波丈量资料 更多参考请访问三七毕业设计论文资料网 专业的计算机毕业设计网站 希望能帮到你的忙。
4.配电网络中的谐波污染问题的研究
为解决供电紧张,一方面要建设许多新的电厂和输电线路,另一方面要高效利用现有的电力资源,减少电力损耗。
谐波是导致电力损耗增加,供电质量下降的重要因素。 发展带来供电紧张。
降低变压器有效出力, 谐波会大大增加电力变压器的铜损和铁损。谐波导致的噪声,会使变电所的噪声污染指数超标,影响工作人员的身心健康。
对于电力电容器,谐波会导致端电压升高,损耗加大,电容器发热,加速老化,从而缩短使用寿命。 1 电力系统谐波的基本特性和测量其频率是基波频率的整数倍数。
理论上看, 谐波是一个周期电气量的正弦波分量。非线性负荷是配电网谐波的主要发生因素。
非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系,这类负荷的电流不是正弦波,且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后,那些大于基频的分量被称作谐波。
还可能发生低于基频的次谐波, 非线性负荷除了发生基频整次谐波外。或高于基波的非整数倍谐波。
电力系统中泛起系统短路、开路等事故,而导致系统进入暂态过程引起的谐波,将不归属谐波治理的范畴。要治理谐波改善供电品质,需要了解谐波类型。
谐波按其性质和波动的快慢可分成四类:准稳态谐波、稳定谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性,实际工作中,要精确评估谐波量值非常困难,所以在IEC 6100-4-7尺度中对前三类谐波进行了规定,推荐采用数理统计的方法对谐波进行丈量。
通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说, 实际工作中。
将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点,丈量该点的电压和注入公共电网的电流后,通过对电压和电流的分析,取得谐波丈量资料 更多参考请访问三七毕业设计论文资料网 专业的计算机毕业设计网站 希望能帮到你的忙。
5.谐波治理的作用
根据英纳仕电气谐波治理的经验及客户的反馈,说明谐波治理的主要作用为:
1:提高了供电的可靠性
2:降低引发供电事故的发生概率
3:提高设备运行的稳定性
4:减少电网的谐振
5:降低击毁补偿电容的概率
6:在某些特定行业,能显著降低企业用电成本。
比如,根据具体行业来说,谐波治理的显著意义在于:
钢铁冶炼行业:由于生产过程自动化程度提高,使用了很多PLC控制电路,控制电路对谐波敏感,谐波的大小将直接影响到生产效率和产品的质量。谐波治理以后,使各控制回路安全可靠运行。
通讯行业:谐波干扰会引起通讯系统的噪声,降低通话清晰度,干扰严重时会引起型号丢失。特别是大量的UPS和开关电源成了畸变率高达50%的谐波源。
医疗行业:谐波干扰会导致一些设备出现误动作,死机,无故重启,甚至瘫痪,同时会对检测结果如波形、图形、图像上叠加类似于某些病变的畸变谐波,可能引起医生误诊,影响医疗结果,危害患者生命。医院通过谐波治理以后,可以有效解决上述问题,减少医疗事故。
轨道交通行业:谐波对轨道交通行业的危害主要表现在对无功补偿装置的影响。在谐波环境下,无功补偿装置的投入一方面会放大谐波,另一方面会使无功补偿电容器过载,影响电容器工作寿命,严重时还会因谐振发生电容烧毁事故,导致供电中断、车辆停运。 通过谐波治理,保障无功补偿装置的安全可靠运行,进而保护轨道交通的运行安全。
石化行业:大量变频器的使用,使系统电流产生严重畸变。变频器输入级均为6脉波不控整流,5次、7次、11次、13次等谐波电流严重超标。谐波治理以后,减少因谐波引起的设备故障,消除生产安全隐患。
建筑行业(商业楼宇,广场):随着楼宇智能化的不断升级,数量众多的小容量非线性负载,如计算机、LED灯、不间断电源、电梯扶梯以及变频空调等被广泛应用于楼宇的各个角落,产生了大量谐波,大量3次谐波使得零线上电流过大,甚至有可能超过相线电流,高次谐波的存在也会引起集肤效应,引起导线过载发热、绝缘损坏,进而发生短路,引起火灾;而且大量敏感设备如计算机在谐波环境中的运行质量也将大打折扣,花屏或死机现象时有发生。 通过谐波治理,消除楼宇电网谐波,降低零线电流,为各种敏感设备的可靠运行提供保障。
采矿行业:矿井提升是煤矿生产过程中的重要设备,变频器的配套应用,工作过程中产生了大量谐波。谐波大量存在,使大型采矿场的变压器产生发热现象,网损严重,增加电力损耗的同时缩短了变压器的使用寿命。谐波的有效治理保证了变压器的正常运行,降低了网损,具有很大的节能降耗意义。
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6.谐波治理
谐波的危害:1.对输线路的影响,加速线路的老化和损坏;2.对变压器的影响, 负荷电流含有谐波时,将在三个方面引起压器发热的增加:均方根值电流增加,涡流损耗,铁芯损耗,引起压器绝缘寿命的缩短。
3.对电容器的影响 :电力谐波和电容器之间的作用是相互的,它不仅在电容器中产生额外的电力损耗,而且可能与电容器一起产生串联或并联谐振。在电容器的作用下,谐波电流可以被放大2~5倍,而在谐振时可达30倍以上。
谐振引起的过电压和过电流会大大增加电容器的损耗和过热,这往往导致电容器的损坏。4.对继电保护及自动化装置的影响:谐波对继电保护的影响主要表现为使继电器动作特性畸变或效果降低,其后果常是保护装置的拒动或误动。
5:对电能表的影响: 目前,计量中采用静电感应式电能表是按工频(基波50Hz) 纯正弦交流额定工况设计制造的。存在电力谐波时,基波电流和谐波电流都会在电能表转盘上产生涡流,因而谐波存在会影响计量的准确性。
谐波治理的目的:降低电网系统中电压和电流的畸变率,避免谐波电压对电网中用电设备造成的危害,保证用电设备的正常运行,延长用电设备的使用寿命。另外还有部分节能降耗的作用。