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什么是谐波及谐波治理

 发布时间:2018-09-14

一、1. 何为谐波?


  在电力体系中谐波发作的底子原因是因为非线性负载所形成的。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性联系,就构成非正弦电流,然后发作谐波。谐波频率是基波频率的整倍数,依据法国数学家傅立叶(M.Fourier)剖析原理证明,任何重复的波形都能够分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波重量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率,起伏与相角。谐波能够I区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、1 4,6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为lOOHz,3次谐波则是150Hz。一般地讲,奇次谐波引起的损害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相体系中, 因为对称联系,偶次谐波现已被消除了,只有奇次谐波存在。关于三相整流负载, 呈现的谐波电流是6n±1次谐波,例如5、7,11、13、17、19等,变频器首要发作5、7次谐波。


  “谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学剖析在18世纪和19世纪现已奠定了杰出的根底。傅里叶等人提出的谐波剖析办法至今仍被广泛运用。电力体系的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的留意。其时在德国,因为运用停止汞弧变流器而形成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read宣布的有关变流器谐波的论文是前期有关谐波研讨的经典论文。到了50年代和60年代,因为高压直流输电技能的开展,宣布了有关变流器引起电力体系谐波问题的很多论文。70年代以来,因为电力电子技能的飞速开展,各种电力电子设备在电力体系、工业、交通及家庭中的运用日益广泛,谐波所形成的损害也日趋严峻。世界各国都对谐波问题予以充沛和重视。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议,不少国家和国际学术安排都制定了约束电力体系谐波和用电设备谐波的规范和规则。谐波研讨的含义,品德是因为谐波的损害非常严峻。谐波使电能的出产、传输和运用的功率下降,使电气设备过热、发作振荡和噪声,并使绝缘老化,运用寿命缩短,乃至发作毛病或焚毁。谐波可引起电力体系局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量扩大,形成电容器等设备焚毁。谐波还会引起继电保护和自动设备误动作,使电能计量呈现紊乱。关于电力体系外部,谐波对通讯设备和电子设备会发作严峻搅扰。


  2. 谐波抑制为处理电力电子设备和其他谐波源的谐波污染问题,基本思路有两条:一条是装设谐波补偿设备来补偿谐波,这对各种谐波源都是适用的;另一条是对电力电子设备自身进行改造,使期不发作谐波,且功率因数可控制为1,这当然只适用于作为首要谐波源的电力电子设备。


  装设谐波补偿设备的传统办法就是采用LC调谐滤波器。这种办法既可补偿谐波,又可补偿无功功率,并且结构简略,一向被广泛运用。这种办法的首要缺陷是补偿特性受电网阻抗和运转状况影响,易和体系发作并联谐振,导致谐波扩大,使LC滤波器过载乃至焚毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,补偿效果也不甚理想。


  3. 无功补偿人们对有功功率的了解非常简单,而要深入知道无功功率却并不是垂手可得的。在正弦电路中,无功功率的概念是清楚的,而在含有谐波时,至今尚无取得公认的无功功率界说。可是,对无功功率这一概念的重要性,对无功补偿重要性的知道,却是共同的。


  无功补偿应包括对基波无功功补偿和对谐波无功功率的补偿。无功功率对供电体系和负荷的运转都是非常重要的。电力体系网络元件的阻抗首要是电理性的。因而,粗略地说,为了运送有功功率,就要求送电端和受电端的电压有一相位差,这在恰当宽的范围内能够完成;而为了运送无功功率,则要求两端电压有一幅值差,这只能在很窄的范围内完成。不仅大多数网络元件耗费无功功率,大多数负载也需求耗费无功功率。网络元件和负载所需求的无功功率有必要从网络中某个当地取得。明显,这些无功功率如果都要由发电机供给并经过长间隔传送是不合理的,一般也是不可能的。


  合理的办法应是在需求耗费无功功率的当地发作无功功率,这就是无功补偿。


  无功补偿的效果首要有以下几点:


  (1) 进步供用电体系及负载的功率因数,下降设备容量,削减功率损耗。


  (2) 安稳受电端及电网的电压,进步供电质量。在长间隔输电线中适宜的地址设置动态无功补偿设备还能够改进输电体系的安稳性,进步输电才能。


  (3) 在电气化铁道等三相负载不平衡的场合,经过恰当的无功裣能够平衡三相的有功及无功负载。