随着工业的快速发展,在电力系统中,非线性负荷大量增加。这样的非线性负荷在电网中产生的干扰越来越严重,也越来越复杂化,使得电网的供电质量越来越差,对同一电网
中的其他用电设备和小型用户的影响越来越大。在电力系统中,谐波污染与电磁干扰、功率因数降低成为了三大公害。
一、 谐波产生的原因
谐波是指一个电气量的正弦波分量.其频率为基波频率的整数倍,不同频率的谐波对不同的电气设备会有不同的影响。谐波主要由谐波电流源产生,当正弦波(基波)电压施加到非线性负载上时,负载吸收的电流与其上施加的电压波形不一至,其电流发生了畸变。由于负载与整个网络相连接,这样畸变电流就可以流人到电网中,这样的负载就成了电力系统中的谐波源。
二、 谐波源的种类
在电力系统中产生谐波的主要谐波源有两种。
1.含有半导体等非线性电气元件的用电设备。比如工业中常见的各种整流电气装置、大容量变频器、大型交直流变换装置以及其他的电力、电子装置。
2.含有电弧和铁磁材料等的非线性材料的用电设备,比如电弧炉、变压器、发电机组等电气设备。
三、谐波的危害
1.使供电线路和用电设备的热损耗增加。
(1) 谐波对线路的影响
对供电线路来说,由于集肤效应和邻近效应,线路电阻随着频率的增加会很快增加,在线路中会有很大的电能浪费。另外,在电力系统中,由于中性线电流都很小,所以其线径一般都很细,当大量的谐波电流流过中性线时,会在其上产生大量的热量,不仅会破坏绝缘,严重时还会造成短路,甚至引起火灾。
而当谐波频率与网络谐振频率相近或相同时,会在线路中产生很高的谐振电压。严重时会使电力系统或用电设备的绝缘击穿,造成恶性事故。
(2) 对电力变压器的影响
谐波电琏的存在增加了电力变压器的磁滞损耗、涡流损耗及铜损,对带有不对称负荷的变压器来说,会大大增加励磁电流的谐波分量。
(3)对电力电容器的影响
由于电容器对谐波的阻抗很小,谐波电流叠加到基波电流上,会使电力电容器中流过的电流有很大的增加,使电力电容器的温升增高,引起电容器过负荷甚至爆炸。同时,谐波还可能与电容器一起在电网中形成谐振,并又施加到电网中。
(4)对电机的影响
谐波会使电机的附加损耗增加,也会产生机械震动,产生甚至引起谐波过电压.使得电机绝缘损坏。
2.对继电保护和自动装置的影响
对于电磁式继电器来说,电力谐波常会引起继电保护以及自动装置的误动作或拒动,造成整个保护系统的可靠性降低.容易引起系统故障或使系统故障扩大。
3.对通信线路产生干扰。
在电力线路上流过幅度较大的奇次低频谐波电流时,通过电磁耦合,会在邻近电力线路的通信线路中产生干扰电压。干扰通信线路的正常工作,使通话清晰度降低,甚至会引起通信线路的破坏。
4.对用电设备的影响
电力谐波会使电视机、计算机的显示亮度发生波动,图像或图形发生畸变,甚至会使机器内部元件损坏,导致机器无法使用或系统无法运行。
5.对产品质量的影响
当一定频率的谐波对用电设备有影响时,会使设备工作不稳定,导致产品质量下降。严重时会产生批次性产品报废。
6.谐波对计量仪表的影响
谐波的存在会使计量仪表的指示产生误差,甚至会导致计量设备无法工作。
四、谐波的抑制方法
1. 改善供电系统
对于供电系统来说,谐波的产生不可避免,但通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。
2. 降低谐波源的谐波含量
在线路中对谐波源采取措施,最