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(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)不可能是完善的正弦波,因此發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓波形不可能是一點(diǎn)不失真的正弦波。目前我國(guó)應(yīng)用的發(fā)電機(jī)有兩大類:隱極機(jī)和凸極機(jī)。隱極機(jī)多用于汽輪發(fā)電機(jī),凸極機(jī)多用于水輪發(fā)電機(jī)。
此外,弧電流的波形還有一定的非對(duì)稱性。正是由于弧電流是非正弦波,造成電弧加熱設(shè)備對(duì)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(shí)電弧加熱設(shè)備量少,電焊機(jī)應(yīng)用的同時(shí)率就更小了,對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響比較小,但發(fā)現(xiàn)在燒電焊時(shí),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。
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(jí)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(shí)產(chǎn)生諧波,而且在開關(guān)管開閉時(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)通過配變污染到10kV電網(wǎng)。
諧波保護(hù)器能自動(dòng)消除具有破壞性的高次諧波,高頻噪聲、用戶側(cè)諧波、尖峰瞬變等.確保了用電設(shè)備的使用壽命。
◆自動(dòng)保護(hù)用電設(shè)備
近年,隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)與信息時(shí)代的到來,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。
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。
1 什么是傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器
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(jí)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(shí)產(chǎn)生諧波,而且在開關(guān)管開閉時(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)通過配變污染到10kV電網(wǎng)。
另一方面,隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的進(jìn)步,大量使用了精密設(shè)備、智能設(shè)備、自動(dòng)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(huì)影響生產(chǎn)或使用。因此,電能質(zhì)量必須及時(shí)跟進(jìn),以確保生產(chǎn)、生活的正常運(yùn)行。
引起串聯(lián)諧振及并聯(lián)諧振,放大諧波,造成危險(xiǎn)的過電壓或過電流。
布局電能質(zhì)量治理的上市企業(yè)也逐漸增多,包括森源電氣、榮信股份、思源電氣、和順電氣、恒順電氣、四方股份等。
SVC利用可控硅控制電抗器的等效基波阻抗,不僅受到系統(tǒng)諧波影響大,而且自身會(huì)產(chǎn)生大量的諧波,必須配套采用濾波器組,濾除SVC自身產(chǎn)生的諧波含量;SVG采用三電平單相橋技術(shù),單相可輸出5電平電壓波形,采用載波移相的脈沖調(diào)制方法,不僅受系統(tǒng)諧波影響小,還可以抑制系統(tǒng)的諧波。與SVC相比,SVG采用多重化、多電平或脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)等措施后,大大減少了補(bǔ)償電流中的諧波含量。