近年,隨著知識經(jīng)濟(jì)與信息時代的到來,電子計算機(jī)、精密醫(yī)療儀器、微處理器以及其它數(shù)字化電子設(shè)備應(yīng)用日益普遍;電子計算機(jī)、微處理器以及其他電子儀器設(shè)備普遍存在對供電電源的諧波質(zhì)量要求很高的特點(diǎn),由于高次諧波的存在,使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)中運(yùn)行時,經(jīng)常出現(xiàn)程序運(yùn)行錯誤、數(shù)據(jù)錯誤、時間錯誤、死機(jī)、無故重新啟動甚至造成用電設(shè)備永久性損壞,給人們的工作和日常生活造成了巨大損失。一般設(shè)備在“瞬變”發(fā)生頻次20萬次/小時狀態(tài)下工作,電子設(shè)備壽命會縮短40%,電機(jī)設(shè)備壽命會縮短30%,照明設(shè)備壽命會縮短35%~45%據(jù)統(tǒng)計,電子設(shè)備的故障有75%是由于瞬變和浪涌造成的。基本上每當(dāng)一個電感性負(fù)荷被切斷時,就會有比正常電壓的峰值高很多倍的用戶側(cè)高次諧波產(chǎn)生。
3.是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波:晶閘管整流設(shè)備。由于晶閘管整流在電力機(jī)車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用,給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道,晶閘管整流裝置采用移相控制,從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波,從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負(fù)載時則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達(dá)基波的 30%;接容性負(fù)載時則含有奇次諧波電壓,其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈沖整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計表明:由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。
IT設(shè)備是精密性的設(shè)備,對各種頻率的干擾十分敏感,有高次諧波引起的電壓畸變將嚴(yán)重影響IT設(shè)備質(zhì)量,使通信線路比特錯誤率大大提高,甚至可以高到使整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
開關(guān)電源設(shè)備應(yīng)用很廣,它的工作原理是先把交流整流成直流,通過開關(guān)管控制變壓器初級電流的開通和關(guān)閉,從而在變壓器二次側(cè)感應(yīng)出電流,供給用電設(shè)備。此外,開關(guān)電源的頻率比較高一般在40kHz左右,不僅在整流時產(chǎn)生諧波,而且在開關(guān)管開閉時,反射40kHz左右的波至電源。這類用電設(shè)備同樣是單臺容量不大,但它是應(yīng)用面最廣、量最大的非線性用電設(shè)備,它還有一定量的三次諧波,造成配變的中心線電流居高不下,而且三次諧波還會通過配變污染到10kV電網(wǎng)。
由電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成,其基本原理是利用電路諧振的特點(diǎn),形成某次或某些諧波的低阻抗通道,將大部分諧波電流分流,分為單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器和高通濾波器等幾種。通俗的來說,傳統(tǒng)的濾波器組成支路對諧波有吸引作用,對應(yīng)次的諧波大部分都進(jìn)去到這個支路。單調(diào)諧濾波器僅針對某一特定設(shè)計頻率,例如3次、5次、7次等,形成對特定次數(shù)諧波的低阻抗通道。實際中常用幾組針對不同頻率的單調(diào)諧濾波器和一組二階高通濾波器組成濾波成套裝置。無源濾波器中含有一定量的電容,可提供固定容量的無功功率,起到一定的改善功率因數(shù)效果。
3.是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波:晶閘管整流設(shè)備。由于晶閘管整流在電力機(jī)車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用,給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道,晶閘管整流裝置采用移相控制,從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波,從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負(fù)載時則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達(dá)基波的 30%;接容性負(fù)載時則含有奇次諧波電壓,其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈沖整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計表明:由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。
諧波保護(hù)器具有很強(qiáng)的抑制和消除能力,最高可消除99%的因各種諧波引起的電壓、電流的畸變,防止諧波引發(fā)的計算機(jī)屏幕頻閃,以及由于開關(guān)、短路、負(fù)載變化引起的燈光頻閃。