近年,隨著知識經(jīng)濟與信息時代的到來,電子計算機、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、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,由于高次諧波的存在,使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)中運行時,經(jīng)常出現(xiàn)程序運行錯誤、數(shù)據(jù)錯誤、時間錯誤、死機、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;旧厦慨(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。
如圖所示,針對可控硅整流電源型諧波源,設(shè)置了5、7、11次單調(diào)諧濾波支路。由于特定次數(shù)的諧波電流值與所流經(jīng)支路諧波阻抗成反比,諧波源產(chǎn)生的諧波電流中,80~90%流經(jīng)濾波支路,只有10~20%的諧波電流注入系統(tǒng),起到很好的諧波濾除效果。
1.發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波:發(fā)電機由于三相繞組在制作上很難做到絕對對稱,鐵心也很難做到絕對均勻一致和其他一些原因,發(fā)電源多少也會產(chǎn)生一些諧波,但一般來說很少。
目前來看,電能質(zhì)量治理產(chǎn)品的需求主要來自污染型電力用戶,如采礦、冶金、化工等,以及對電能質(zhì)量要求較高的電力用戶,如電信、精密電子、銀行數(shù)據(jù)中心等?梢灶A(yù)見,未來電能質(zhì)量治理需求增長,仍將以這兩類用戶為主。
諧波保護器具有很強的抑制和消除能力,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。
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,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。