電能質(zhì)量的好壞關(guān)系著一國(guó)經(jīng)濟(jì)的總體效益,在美國(guó)每年就因電能質(zhì)量問(wèn)題造成直接或間接損失260億美元。鑒于此,我國(guó)必須高度重視起電能質(zhì)量治理。
由于現(xiàn)在科技發(fā)展迅速日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、智能建筑越來(lái)越離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電力電子PLC控制技術(shù),人們?nèi)粘I钰呄蛑悄芑钪谐霈F(xiàn)越來(lái)越多的現(xiàn)代化電力電子設(shè)備和裝置,如計(jì)算機(jī)、通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、各種數(shù)字辦公設(shè)備、復(fù)印機(jī)、微波爐、錄像機(jī)、電視機(jī)及各類充電器等日常辦公生活用電器、各類高壓燈具(碘鎢燈、水銀燈、節(jié)能燈、日光燈等),造成了惡劣的諧波環(huán)境,對(duì)保證電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運(yùn)行造成了極大的威脅。
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(shí)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%。
無(wú)源濾波器可能因?yàn)槌d而損壞;有源濾波器無(wú)損壞之危險(xiǎn),諧波量大于補(bǔ)償能力時(shí),僅發(fā)生補(bǔ)償效果不足而已。無(wú)源濾波器補(bǔ)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。
近年,隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)與信息時(shí)代的到來(lái),電子計(jì)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(jì)算機(jī)、微處理器以及其他電子儀器設(shè)備普遍存在對(duì)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(shí),經(jīng)常出現(xiàn)程序運(yùn)行錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、時(shí)間錯(cuò)誤、死機(jī)、無(wú)故重新啟動(dòng)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(wàn)次/小時(shí)狀態(tài)下工作,電子設(shè)備壽命會(huì)縮短40%,電機(jī)設(shè)備壽命會(huì)縮短30%,照明設(shè)備壽命會(huì)縮短35%~45%據(jù)統(tǒng)計(jì),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(gè)電感性負(fù)荷被切斷時(shí),就會(huì)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(kāi)關(guān)電源等許多方面得到了越來(lái)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(shí)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(shí)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。
由于現(xiàn)在科技發(fā)展迅速日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、智能建筑越來(lái)越離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電力電子PLC控制技術(shù),人們?nèi)粘I钰呄蛑悄芑钪谐霈F(xiàn)越來(lái)越多的現(xiàn)代化電力電子設(shè)備和裝置,如計(jì)算機(jī)、通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、各種數(shù)字辦公設(shè)備、復(fù)印機(jī)、微波爐、錄像機(jī)、電視機(jī)及各類充電器等日常辦公生活用電器、各類高壓燈具(碘鎢燈、水銀燈、節(jié)能燈、日光燈等),造成了惡劣的諧波環(huán)境,對(duì)保證電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運(yùn)行造成了極大的威脅。
開(kāi)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(guò)開(kāi)關(guān)管控制變壓器初級(jí)電流的開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的頻率比較高一般在40kHz左右,不僅在整流時(shí)產(chǎn)生諧波,而且在開(kāi)關(guān)管開(kāi)閉時(shí),反射40kHz左右的波至電源。這類用電設(shè)備同樣是單臺(tái)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(huì)通過(guò)配變污染到10kV電網(wǎng)。