電力系統(tǒng)中的諧波來自電氣設(shè)備,也就是說來自發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。由于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場不可能是完善的正弦波,因此發(fā)電機發(fā)出的電壓波形不可能是一點不失真的正弦波。目前我國應(yīng)用的發(fā)電機有兩大類:隱極機和凸極機。隱極機多用于汽輪發(fā)電機,凸極機多用于水輪發(fā)電機。
先來看諧波污染。諧波是指電壓、電流波形發(fā)生畸變,主要因負(fù)荷的非線性造成。近年來,工業(yè)和居民用電負(fù)荷加大,以及電力電子裝置廣泛使用,導(dǎo)致電網(wǎng)諧波含量不斷上升。諧波污染會使得電能質(zhì)量下降,甚至影響電力系統(tǒng)的安全性能。
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。
另一方面,隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的進步,大量使用了精密設(shè)備、智能設(shè)備、自動化生產(chǎn)線等。這些設(shè)備或生產(chǎn)線需要要求更高的供電質(zhì)量,否則會影響生產(chǎn)或使用。因此,電能質(zhì)量必須及時跟進,以確保生產(chǎn)、生活的正常運行。
高次諧波頻率可能和雜散的電網(wǎng)電感及功率因數(shù)補償(PFC)設(shè)備組合的諧波頻率形成并聯(lián)諧振回路,諧振電路引起的諧波放大使電壓和電流波形畸變更為嚴(yán)重,從而導(dǎo)致設(shè)備過早 出現(xiàn)故障。諧波保護器消除了諧波污染,確保了功率因數(shù)補償設(shè)備的使用壽命
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。
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。
無源濾波器由LC等被動元件組成,將其設(shè)計為某頻率下極低阻抗,對相應(yīng)頻率諧波電流進行分流,其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道;而有源濾波器由電力電子元件和DSP等構(gòu)成的電能變換設(shè)備,檢測負(fù)載諧波電流并主動提供對應(yīng)的補償電流,補償后的源電流幾乎為純正弦波,其行為模式為主動式電流源輸出。
常規(guī)有源濾波最高處理諧波2-65次無法消除高次諧波危害;ZRsineH諧波保護器正是針對用戶側(cè)高次諧波(2kHz-2OMHz)的污染,為用電設(shè)備提供諧波保護,改善越來越惡劣的電能質(zhì)量的設(shè)備,諧波保護器采用了超微晶合金材料與創(chuàng)新科技的特別電路,對用電設(shè)備產(chǎn)生的隨即用戶側(cè)高次諧波和高頻噪聲、尖峰脈沖等干擾具有抑制和吸收作用;隨時跟蹤電源波形,瞬時濾除電源中的尖峰、用戶側(cè)諧波、雜波,矯正因諧波影響而產(chǎn)生畸變的電源波形;對噪聲進行消化,改善電源波形,使電網(wǎng)電源波形變得光滑清潔,即提高了電網(wǎng)質(zhì)量,又保證了儀器設(shè)備的正常運行。