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(kuò)大,增長強(qiáng)勁。其中,無功補(bǔ)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。
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(jì)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。
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)。
電網(wǎng)中存在諧波,對電網(wǎng)供電的質(zhì)量造成影響。濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作,是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。諧波治理首先要控制好諧波產(chǎn)生的源頭,其次我們還要通過增加濾波裝置進(jìn)行諧波的消除。如何正確選擇有效的諧波質(zhì)量方案非常關(guān)鍵。
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(shí)電焊機(jī)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(jī)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。
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(jì)變壓器時考慮經(jīng)濟(jì)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(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn),諧波電流也就越大,其中3次諧波電流可達(dá)額定電流0.5%。