高次谐波 演示文稿.ppt

* * 专题一 高 次 谐 波 定义： 科技名词定义 中文名称： 高次谐波 英文名称： high order harmonic component 定义： 将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率为原信号频率两倍及以上的正弦分量。 所属学科： 电力（一级学科）；通论（二级学科） 对于任意一复合周期振动函数Y（T）按傅氏级数分解表示为：第一项称均值或直流分量，第二项为基波或基本振动，第三项称二次谐波，依次类推或把二次谐波以后的统称为高次谐波 。 高次谐波产生的原因 高次谐波产生的原因主要是由于电力系统中存在非性线元件及负载产生的。如：电容性负载、感性负载及开关变流设备，诸如计算机及外设、电动机、整流装置等。由于其为储能元件或变流装置，故使电压、电流波形发生畸变，见图。 高次谐波的危害具体表现在以下几个方面： 　对电气设备绝缘的破坏　　由于高次谐波的产生，使得诸如电动机、变压器等电气设备的有效电阻会因趋肤效应而增大，致使附加损耗增大，温升超过正常值，加速绝缘老化，严重影响电气设备的使用寿命. 　使电容器过负荷和过电流　　电力电容器对高次谐波电压的反应比较灵敏，在某些频率下会产生谐振，无论发生串联谐振还是并联谐振，电容器都将流过较大的谐波电流。同时，电容器的容抗XC＝1/2Πfc，与频率成反比。谐波次数越高，容抗越小，因此，高次谐波将使电容器成倍地过负荷、过电流，声音异常，甚至鼓胀或爆炸，严重地损坏电容器。 　导致继电器误动作　　由于谐波的存在，将大大削弱差动继电器的快速动作，严重地影响供电设备、仪表装置安全、可靠地运行和正常地工作。 使断路器不能良好地运行　　谐波电流严重地影响断路器的断流能力，导致电流过零时di/dt值提高，使中断更加困难。　　消弧线圈有助于电弧进入电弧隔板，而高次谐波的存在使消弧线圈不能很好地运行，其无效的动作延长了燃弧时间，最易导致断路器故障。 严重干扰通讯系统　　电力网传送的功率与通讯传输的功率相差悬殊，前者对后者产生静电感应和电磁感应。由于电力系统存在的谐波电流的零序分量与电力线路不平衡产生的基波电流的零序分量在空间产生零序磁通，使电力系统和通讯系统之间产生电磁耦合，在通讯线路上产生干扰信号，严重地破坏了通讯系统的正常工作。 产生脉动转矩　　定子旋转磁场与转子不相对应的谐波电流相互作用产生脉动转矩，使电动机的转动发生一系列跳动和步进现象。 抑制高次谐波的有效措施 （1）三相整流变压器采用Y△或△Y，这样联接可以消除3的整数倍的高次谐波，电网、11、13等奇次谐波。中的谐波电流只有5、7 （3）装设分流滤波器，分流滤波器是由R、C、L等元件组成的。串联谐振电路一般采取三相星形联接，它往往接在大型整流设备与网的电联接处，见图。 （2）增加整流变压器二次侧的相数。整流变压器二次侧的相数越多，整流波形的脉波数越多，奇数低的谐波被消去的也越多。 分流滤波器接线图 （4）装静止无功补偿装置 　上述四种抑制方式尽管对电网的净化起了一定的作用，但它都有很大的局限性，不能对谐波全面管理或仅仅局限在很小的范围之内。这些方式都是被动的，不能随谐波变化而变化。 一种新的谐波抑制方案 随着科技的发展对谐波的抑制提出了新的设想,它克服了以往滤波器仅固定在某些谐波频段,它采用如图的拓扑类型。它对非线性负载产生的谐波进行采样、分析、建立频谱图，以此频谱图为依据向电网侧送一个与非线性负载产生的谐波相反的谐波，从而达到谐波抑制的效果。 有源谐波调节器的基本工作原理 据此原理推出了有源谐波调节器（ACTIVEHARMONICCONDITIONER）它能将2～25次谐波有效地抑制。可根据电网的情况调整电压与电流波形的相位角，修正电流波形，提高功率因数，有效地抑制谐波干扰。它的工作原理见图。 有源谐波调节器工作原理框图 有源谐波调节器具有友好的用户界面，通过对话窗进行现场设置，真实地将用户现场实际状态反馈至有源谐波调节器中，让其通过采样拾取器实时捕捉谐波，全面有效地抑制电网中的谐波。该调节器还具有标准的RS232接口，可方便地将谐波信息与实时计算机通讯。 （a）无有源谐波调节器 （b）有有源谐波调节器 图为非线性负载经有源谐波调节器调节前(a)与调节后(b)的输入电流波形比较。可以看出，这种有源谐波调节器将大大抑制谐波，提高了功率因数，同时大大地减小损耗，大大地节约了能源，保障了电网线路的安全。利用该谐波调节器可全面解决电网造成的损失。 带有非线性负载（计算机等）的输入电流波形 谢 谢 !