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谐波对电力设备的影口向及其处理方法 “谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。在现代的配电网络中,可控和不可控整流元件的大量增加使用,将导致配电网络中非线性负荷的大量增加,它们所产生的大量谐波被注入到电网,致使电力系统的电压和电流波形发生严重畸变,对电力系统的一、二次设备将造成了不良的影响。 供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波,电网谐波来自于3个方面:一是发电源质量不高产生谐波;二是输配电系统产生谐波;三是用电设备产生的谐波。输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。 1　谐波产生的原因 谐波的产生主要是来自具有非线性特性的电气设备:1)具有铁磁饱和特性的铁芯设备,如:变压器、电抗器等:2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备,如:气体放电灯、交流弧焊机、炼纲电弧炉、中频炉等;3)以电力电子元件为基础的开关电源设备,如:各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、变频调速和调压装置、大容量的电力晶闸管可控开关设备等,它们大量的用于化工、电气铁道、冶金、矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中,以上这些非线性电气设备的显著特点是它们从电网取用非正弦电流,也就是说,即使电源电压是正弦波形,但由于负荷具有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压电流特性,使得流过负荷的电流是非正弦波形的,它由基波及其整数倍的谐波组成。产生的谐波使电网电压严重失真,并且电网还必须向它提供额外的电能。 镇江台福金属制品有限公司是一家轧钢企业,采用35kV线路供电,主要用电设备是一些中频炉。镇江供电公司就镇江台福金属制品有限公司对公用电网电能质量的影响进行了监测,监测结论为:镇江台福金属制品有限公司6脉冲中频炉产生的5、7次谐波电流导致35KV母线的电压畸变率超出国标允许值。 2谐波的危害 谐波的危害,主要是由于谐波引起的设备功耗、能耗增加,导体发热,以及对保护装置及计量仪器准确性的影响。 2.1谐波对变压器的影响 变压器既是谐波源,又是传递其它谐波源产生谐波的中间环节,谐波会使变压器局部放电强度和介质损耗增长,使其工作噪声增大,谐波电流使变压器的铜耗增加,对于三角形连接的变压器会在其绕组中形成环流,使变压器绕组发熱,降低变压器的效率及寿命,镇江台福金属制品有限公司,就出现了在正常负荷运行时变压器的温度比较高的现象。 2.2谐波对电力电容器的影响 当电容器组回路阻抗呈容性时,并联电容器对谐波电流起放大作用,特别是当系统等值感抗和电容器组回路容抗构成谐振条件,产生电流谐振时,即使很小的谐波电流也会放大很多倍,从而使电容器过电流,同时增大了的谐振电流也致使电容器的损耗急剧增加,引起电容器的过热或损坏。另外,谐波电压增高会加速电容器的老化,使电容器的损耗系数和附加损耗增加,从而容易发生故障和缩短电容器的寿命,台福金属制品有限公司是镇江变355线路供电,其谐波已经影响到镇江变的10kV出线,该变电所10kY出线上的用户镇江市乙炔气厂就多次出现电容器烧坏的情况,而且多数是出现在夜间,也正是台福公司正常生产的时候,该线路上的其他用户也有类似的情况发生。 此外,谐波还会对旋转电机、输电线路、继电保护和自动装置的工作和可靠性、测量和计量仪器的准确性产生严重的不利影响。 3治理谐波的主要措施 谐波问题是关系到供电质量的一个重要问题,关系到供电部门和广大电力用户的切身利益。针对谐波产生的原因及特点,一般从管理上和技术措施上采取以下对策: 1)加强谐波管理,执行国家的相关标准。只有经过试验证实符合该标准限制要求的设备才能接入到配电系统中,以限制这些设备注入配电系统的总体谐波水平。对于新申请用电客户,加强对其相关资料的审查和验算工作,审查不合格的,责令用户采取相关技术措施,以限制谐波源的产生;对于有可能产生谐波源的已用电客户,定期加强谐波电流的检测工作,发现有问题的,责令用户进行限期整改。 2)在谐波源附近安装滤波器,就近吸收谐波电流,这是一种比较常用的