刍议电力系统谐波危害及治理方案.doc

当议电力系统谐波危害及治理方案 广丙南宁530001 【摘要】木文简单介绍了电力系统谐波产生的原因及危害，详细讨论 了谐波的治理方案，并以弧焊逆变电源为例简单说明了软开关技术。 【关键词】电力系统谐波；治理方案；弧焊逆变电源 理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，但 是这种理想状态在实际中无法存在，如今广泛使用的用电设备大部分是非线性的， 如开关电源、整流器、节能灯、变频电机等，随着各种阻感负载和新型电力电子 装置的大量应用，这些非线性负载会给电网注入大量谐波，使电IM电压产生畸变。 还有冲击性和波动性负载，如电弧炉、焊接设备等不仅会在运行中产生大量的高 次谐波，而且引起电压波动和闪变。谐波污染会对电网和用户产生严重危害，必 须引起我们的高度重视，现就电力系统中谐波的产生、危害及抑制谈一些我个人 的体会。 一、谐波简介 1.1谐波定义 从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电 量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的 电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电M有效分量为工频单一频率，因此任 何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。 1.2谐波产生的原因 由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非 线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。 1.3谐波的危害 降低系统容量如变压器、断路器、电缆等；加速设备老化，缩短设备使 用寿命，甚至损坏设备；危害生产安全与稳定；浪费电能。 二、谐波治理 目前常用的谐波治理的方法无外乎有两种，无源滤波、冇源滤波，吋常 辅以无功补偿。 2.1无源滤波 2.1.1无源并联滤波器 现有的谐波滤除装置大都使用无源并联滤波器，对每一种频率的谐波需 要使用一组滤波器，通常需要使用多组滤波器用以滤除不同频率的谐波。多组滤 波器的使用造成结构复杂，成本增高，并II由于通常的系统中含冇无限多种频率 的谐波成分，因此无法将谐波全部滤除。不仅如此，由于并联滤波器对谐波的阻 抗很低，通常会使谐波源产生更大的谐波电流，谐振在不冋频率的滤波器还会互 相干扰，例如7次谐波滤波器就可能会放大5次谐波。 工频是单一频率，而谐波奋无限多种频率，可见谐波具奋无限的复杂性， 使用并联滤波器的方法显然无法对付无限频率成分的谐波。 2.1.2无源串联滤波器 电感与电容串联构成的LC串联滤波器，具奋一个阻抗很低的串联谐振 点，由此构造一个串联谐振点为工频频率的串联滤波器，并将苏串联在线路中， 就可以滤掉所有的谐波。 当谐波电流由外网窜入而影响内网负荷设备的正常运行吋，在电源与负 荷设备之间接入串联滤波器就可以阻挡谐波保证负荷设备的正常运行。 当谐波由内网设备产生而影响系统时，产生谐波的设备即为谐波源，在 谐波源与电源之间接入串联滤波器就可以使谐波源产生的谐波电流大幅度减小。 当串联滤波器连接在电源与谐波源之间吋，谐波源的输入电压波形会发 生严重畸变，正时这种电压波形的畸变使得谐波源的电流接近正弦波。 这种输入电压波形畸变可能会影响谐波源控制电路的正常运行，如果出现控制电 路不能正常运行的情况，应该将控制电路的电源改接至串联滤波器的前端。 2.2奋源谐波滤除装置 有源谐波滤除装置是在无源滤波装置的基础上发展起来的。 2.2.1冇源滤波装置的优点 有源滤波装置能做到适吋补偿，K不增加电网的容性元件,滤波效果好， 在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。 2.2.2冇源滤波装置的缺点 有源滤波装置由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本 极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。 2.2.3冇源滤波装置的原理 有源滤波装置主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的 谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。 2.2.4冇源滤波装置的适用场合 有源滤波器主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤苏是写字 楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。 2.2.5冇源滤波装置的现状 对单台的有源滤波装置而言，其利润是可观的，但用户一般不愿意用奋 源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净，只要不危害Jt?他用电器也就可以了。 2.3无功补偿概述 无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件 的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和 受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现;而为了输送无功功率, 则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。 网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然， 这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不 可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功