雖然這類設(shè)備單臺容量比上述兩類設(shè)備容量要小,但它的分布面廣,數(shù)量多,是推廣使用的技術(shù)手段,因此它的諧波污染應(yīng)引起足夠關(guān)注。
2.是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波:輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波,由于變壓器鐵心的飽和,磁化曲線的非線性,加上設(shè)計變壓器時考慮經(jīng)濟性,其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上,這樣就使得磁化電流呈尖頂波形,因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關(guān)。鐵心的飽和程度越高,變壓器工作點偏離線性越遠,諧波電流也就越大,其中3次諧波電流可達額定電流0.5%。
對于諧波分量而言,隱極機優(yōu)于凸極機,但隨著科技進步,可控硅、IGBT等電子勵磁裝置的投入,使發(fā)電機的諧波分量有所上升。當(dāng)發(fā)電機的端電壓高于額定電壓的10%以上時,由于電機的磁飽和,會使電壓的三次諧波明顯增加。同樣在變壓器的電源側(cè)電壓超過額定電壓10%以上時,也會使二次側(cè)電壓的三次諧波明顯增加。由于電網(wǎng)電壓偏移在±7%以下,所以發(fā)電、變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量都比較小,比國家的考核標(biāo)準(zhǔn)低的多,因此發(fā)電、變電設(shè)備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。
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。
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)。
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。
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。基本上每當(dāng)一個電感性負荷被切斷時,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。