電網(wǎng)諧波來自于3個方面:
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人類生產(chǎn)生活對電能質(zhì)量要求越來越高,而電網(wǎng)的諧波污染卻日益嚴(yán)重,這為電能質(zhì)量治理行業(yè)發(fā)展提供了廣闊的市場空間。電能質(zhì)量治理產(chǎn)品需求有望維持快速增長,前景廣闊。
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。
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。
交流整流直流用電設(shè)備的諧波產(chǎn)生的原因是由于整流設(shè)備有一個閥電壓,在小于閥電壓時,電流為零。這類用電設(shè)備為了提供平穩(wěn)的直流電源,在整流設(shè)備中加入了儲能元件(濾波電容和濾波電感),從而使閥電壓提高,加激了諧波的產(chǎn)生量。為了控制直流用電設(shè)備的電壓和電流,在整流設(shè)備中應(yīng)用了可控硅,這使得該類設(shè)備的諧波污染更嚴(yán)重,而且諧波的次數(shù)比較低。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國電能質(zhì)量治理產(chǎn)業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》分析,近年來,電能質(zhì)量治理產(chǎn)品市場需求容量不斷擴大,增長強勁。其中,無功補償裝置與諧波治理兩大主要產(chǎn)品市場發(fā)展最為迅猛,產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量都有大幅提升。
有源濾波器主要是治理電流諧波,有源濾波器同無源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時濾除多次及高次諧波,不會引起諧振,但是價位相對高。如圖所示為有源濾波結(jié)構(gòu)圖。
我國電能質(zhì)量面臨的壓力主要來自兩方面,一是諧波污染日趨嚴(yán)重,二是工業(yè)設(shè)備、居民用戶對電能質(zhì)量有了更高更嚴(yán)格的要求。
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。
此外,弧電流的波形還有一定的非對稱性。正是由于弧電流是非正弦波,造成電弧加熱設(shè)備對電網(wǎng)的諧波污染比較大,而且多為18次以下的低次諧波污染。其實電焊機在上世紀(jì)四、五十年代已廣泛應(yīng)用。由于當(dāng)時電弧加熱設(shè)備量少,電焊機應(yīng)用的同時率就更小了,對整個電網(wǎng)的影響比較小,但發(fā)現(xiàn)在燒電焊時,局部低壓電網(wǎng)的電壓和電流變化很大,有較大的諧波影響。
無源濾波器可能因為超載而損壞;有源濾波器無損壞之危險,諧波量大于補償能力時,僅發(fā)生補償效果不足而已。無源濾波器補償效果隨著負(fù)載的變化而變化;有源濾波器不受負(fù)載變化影響。