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电力系统谐波测量方法综述
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2.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。
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.谐波电流的危害研究
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”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代,由于高压直流输电技术的发展,发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来,由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛,谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议,不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1) 称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种 干扰量,使电网受到“污染”。
电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制,其频率范围一般 为2≤n≤40。 在工业和生活用电负载中,感性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,因此也产生一定的无功功率。 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。直流侧采用电容滤波的二极管整流电路也是严重的谐波污染源。
这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同,因而基波功率因数接近1。 但其输入电流的谐波分量却很大,给电网造成严重污染,也使得总的功率因数很低。
另外,采用相控方式的交流电力调整电路及周波变流器等电力电子装置也会在输入侧产生大量的谐波电流。 (1)发电源质量不高产生谐波 发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。
(2)输配电系统产生谐波 输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。
铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。 (3)用电设备产生的谐波: 晶闸管整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。
经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。 变频装置。
变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速。
5.电网谐波的问题
电网谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉等电力电子设备和电器设备的使用。在这些设备集中使用的地区,如工厂车间、公寓大厦、居民小区、写字楼、酒店商厦等,谐波污染相当严重,电源质量明显下降。特别是三次谐波会产生特别高的中线电流,甚至会超过相电流值,因此造成电器设备寿命大为减短,电网过热,甚至可能引起火灾。
对电网危害主要有:功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等。对配电站,谐波会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。
治理措施。主要是制定相关标准,包括对产生谐波设备的限制要求;分析现有电网和待建电网中的谐波情况,局部重组电网结构;分离或隔离产生谐波的设备,使用滤波器等。
进行谐波治理,提高电力品质是第一位的,其次是节能。谐波治理是个综合治理过程,一方面是从源头抓起,加强设备的管理防止谐波的产生,更重要的一方面是提高认识,积极进行谐波治理,防止灾害产生。
线性负荷和非线性负荷的本质区别在于:线性负荷的谐波电流仅是本次谐波电压的线性函数,而非线性负荷的谐波电流则是各次谐波电压的复杂函数; 应用谐波源的简化模型,在供电电压基波相角为零时,谐波电流的实部和虚部可分别表示为各次谐波电压实部和虚部的线性多项式,且其中由本次谐波电压引起的谐波电流只占很小的比例。
6.电网谐波的问题
电网谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉等电力电子设备和电器设备的使用。
在这些设备集中使用的地区,如工厂车间、公寓大厦、居民小区、写字楼、酒店商厦等,谐波污染相当严重,电源质量明显下降。特别是三次谐波会产生特别高的中线电流,甚至会超过相电流值,因此造成电器设备寿命大为减短,电网过热,甚至可能引起火灾。
对电网危害主要有:功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等。对配电站,谐波会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。
治理措施。主要是制定相关标准,包括对产生谐波设备的限制要求;分析现有电网和待建电网中的谐波情况,局部重组电网结构;分离或隔离产生谐波的设备,使用滤波器等。
进行谐波治理,提高电力品质是第一位的,其次是节能。谐波治理是个综合治理过程,一方面是从源头抓起,加强设备的管理防止谐波的产生,更重要的一方面是提高认识,积极进行谐波治理,防止灾害产生。
线性负荷和非线性负荷的本质区别在于:线性负荷的谐波电流仅是本次谐波电压的线性函数,而非线性负荷的谐波电流则是各次谐波电压的复杂函数; 应用谐波源的简化模型,在供电电压基波相角为零时,谐波电流的实部和虚部可分别表示为各次谐波电压实部和虚部的线性多项式,且其中由本次谐波电压引起的谐波电流只占很小的比例。
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