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谐波治理的工作原理

 发布时间:2018-07-31

电网谐波对电气设备的正常运行危害很大,它可导致电容器过流损坏、电动机柜不稳、继电保护装置误动、计算机等敏感电器发生功能错误等。


  向电网注入谐波电流的电气设备主要有晶闸管电路和功率变频装置,家用电器如电视机等也产生谐波电流。


  当谐波电流超出规程允许值,或者谐波电流虽然不大、但电气设备受到干扰时,通常应采取技术措施加以防治,例如提高谐波源设备的电压等级、对谐波源设备集中供电、改变其工作时间等。但是上述方法并不能保证完全奏效,同时还要付出相应得改造费用。


  解决谐波问题的最佳途径有二,一是设置失谐滤波回路,二是设置调谐滤波回路。二种方法各有侧重。失谐滤波回路以无功补偿为主,同时对谐波具有抗拒作用,不使谐波对无功补偿设备产生危害。调谐波回路以滤除谐波为主,同时兼有无功补偿作用。


  工作原理


  1.1谐波电流


  如果用户安装有晶闸管变流器设备,则会产生以下问题:


  A.变流器需要感性无功功率


  B.向电网注入谐波电流


  由于变流器的控制角a的作用,使电流和电压发生相位移,形成感性无功功率QL,QL最大值为变流器的额定功率。


  变流器除了需要无功功率外,还向电网注入谐波电流,其频率由变流电路的脉动数P(即一个电网周期内的换向次数)决定。例如最常用的三相桥式电路,其脉动数批P=6。


  通过对变流器网侧电流进行傅立叶分解,除了含有基波电流外,还含一系列的谐波电流, 。特征谐波电流的次数为


  Hc=kp±1


  P:变流器脉动数


  K:正整数123………


  谐波电流在电网阻抗上产生同频率的电压降,并叠加在基波正弦电压上,使电压发生畸变。


  在接有谐波源负载的电网上直接连接电容器,会出现其他方面的问题。


  因为电容器容抗和电网阻抗形成一个并联谐振回路,在谐振频率下其阻抗达到很高的数值。如果谐波电流频率与并联谐振频率相同或接近,则导致产生很高的电压降,电网和电容器支路流过很大的谐波电流,其数值甚至达到电网原有谐波电流的数十倍,称为谐波放大。谐波放大可导致电器设备、尤其是电容器的损坏。


  2.2谐波治理的方案


  2.2.1K型:


  为了避免谐振现象,需要在电容器支路中串联电抗器,以形成串联谐振频率回路,谐振频率在电网最低次谐波频率以下。通常电抗器阻抗为电容器容抗的6-7%。这种电容器串联电抗的回路称为失谐滤波回路,主要用于防止谐振,保护电容器,只吸收少部分的谐波电流,以无功补偿为主要目的。


  失谐滤波装置的主要特点:


  A.补偿基波无功功率为主;


  B.防止谐振,保护电容器;


  C.吸收少部分谐波电流。


  2.2.2 R 型


  如果变流器功率大于总功率的30%,或者电网谐波含量超过有关标准规定的极限值,则需要设置调谐式滤波器。


  此时回路阻抗接近于0,以便吸收有关谐波。


  一般针对5、7、11和13次谐波设置滤波回路。滤波器的频率阻抗曲线。滤波效果取决于回路的调谐精度和品质因数、以及电网的短路阻抗。


  滤波器除了吸收谐波外,还提供基波容性无功功率。


  调谐式滤波器的主要特点:


  A.吸收谐波电流为主;


  B.防止电网谐振;


  C. 补偿基波无功功率。


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