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2014-01-18阅读3935次 谐波治理的重要性

1.治理谐波的重要性

对供电质量及可靠性的要求日益提高和用户的工艺过程水平的发展相联系的。在电力发展的初期,电力负荷主要是照明,人们知道停电后马上点燃蜡烛,并无多大怨言。但当主要电力负荷逐渐为工、农业生产和商业所代替后,一停电就会造成相当大的损失。因此就出现了双电源、重合渣装置等技术措施来提高供电可靠性。近代科技进步又促进生产过程的自动化和智能化,对电能质量提出了更高更新的要求。一个计算中心失去电源 2S就可能破坏几十小时的数据处理结果或上百万元的经济损失。在大型机器制造厂,0.1S的电压突降就可能造成异常的生产状况和质量破坏。当今自动化设备的连续精加工生产线,它们对配电系统中的干扰异常敏感,几分之一秒的不正常供电就可能在工厂内部造成混乱,其损失是难以估量的。这些用户对不合格电力的容许度严格到1-2周波。现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。而谐波的严重危害和所造成的损失经常被人们提及。无人值守变电站中计算机系统突然出现的死机现象,大多属于电能质量问题。由于目前国内电能质量控制方面的研究大多局限在谐波问题的范围内,因此,着重谈一下谐波的危害。谐波引发系统事故。如谐波对保护干扰,引起大同二电厂200MW发电机跳闸,使北京大面积停电事故,河南电网220KV计驻线跳闸,驻马店、信阳地区大面积停电事故,山西晋东南电网瓦解,大面积停电事故。

纵观配电网的运行质量和效率,对电能质量的要求越来越高。一般所指的供电质量包括系统电压、频率的偏差,峰值、超限电压持续时间、停电时间,以及电网谐波含量等诸多方面。其中,谐波一直是影响电能质量的主要问题。根据多年电网运行经验,谐波普遍存在于电力系统发、输、配、供、用的各个环节。因此,谐波的治理是降低电能损耗,延长供配电设备的使用寿命,改善电磁环境的重要措施。

2.谐波的基本特性和测量

  • 谐波的概念

    谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率是基波频率的整数倍数。理论上看,非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系,这类负荷的电流不是正弦波,且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后,那些大于基频的分量被称作谐波。 非线性负荷除了产生基频整次谐波外,还可能产生低于基频的次谐波,或高于基波的非整数倍谐波。电力系统中出现系统短路、开路等事故,而导致系统进入暂态过程引起的谐波,将不归属谐波治理的范畴。

  • 谐波的类型

    谐波按其性质和波动的快慢可分成四类:准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性,在实际工作中,要精确评估谐波量值非常困难,所以在IEC 6100一4一7标准中对前三类谐波进行了规定.推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。

  • 谐波的测量

    通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说,将用户接人公用电网的公共连接点作为谐波监测点,测量该点的电压和注人公共电网的电流后,通过对电压和电流的分析,取得谐波测量资料。 电网中谐波源定位,一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。而谐波模型分析的方法一般有三种:非线性时域仿真、非线性和线性频域分析。三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理,只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。

3.配网中的谐波源

  • 输变设备

    输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁心饱和,磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素,致使磁化电流呈尖顶形,内含大量奇次谐波。变压器铁心饱和度越高,其工作点偏离线性就越远,产生的谐波电流就越大,严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。

  • 用电环节

    用电环节谐波源更多.晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源都能产生一定量的谐波电流。晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理,从电网吸收的是半周正弦波,而留给电网剩下的半周正弦波,这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。有统计表明,整流设备所产生的谐波占整个谐波的近40%,是最大的谐波源。 变频原理常用于水泵、风机等设备中,变频一般分为两类:交一直一交变频器和交一交变频器。两者均采用相位控制技术,所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分次)的谐波。因变频装置一般具有较大功率,所以也会对电网造成严重的谐波污染。

4.谐波在配网中的危害

谐波对于配电系统的影响,表现在对线路上所配置的保护及测量设备的影响。因这些设备一般采用电磁式继电器、感应继电器元件,容易接受谐波干扰而误动和拒动,系统中存在的不明原因的误动和拒动,与谐波不无关系。所以谐波超标,会严重威胁配电系统的安全稳定运行。 此外,谐波会通过静电感应、电磁感应以及传导等多种方式祸合进通讯系统,影响它们的正常运行。对于人体,谐波会刺激人体细胞,使正常的细胞膜电位发生快速波动或可逆的翻转,当这种波动或翻转频率接近谐波频率时,会影响人体大脑与心脏。

5.谐波的治理措施

  • 加强标准和相应规范的宜传贯彻。IEC 6100以及国标GB/T 14549一1993,对于谐波定义、测量等进行了宜传,明确谐波治理是一项互感互利、节能增效,是保证电网和设备安全稳定运行的举措;
  • 主管部门对所辖电网进行系统分析,正确测量,谐波源位置和产生的原因,为谐波治理准备充分的原始材料;
  • 在谐波产生起伏较大的地方,可设置长期观察点,收集可靠的数据。对电力用户而言,可以监督供电部门提供的电力是否满足要求;对于供电部门而言,可以评估电力用户的用电设备是否产生了超标的谐波污染。
  • 针对谐波的产生和传播的特点,采取相应的隔离、补偿和减小措施。在配电网中,主要存在的是3、5、7、次谐波污染,可以在谐波检测的基础上,通过适当加装滤波设备来减小谐波注人电网。对于各种电气设备的设计者,在设计初始,就要考虑其设备的谐波污染度,将谐波限制在标准允许的范围内。
  • 加强管理,多方出资,共同治理。谐波的治理,需要大量的投资,不能仅仅靠供电部门,要调动电力供需环节中的各个方面,在分清谐波来源基础上,走共同治理之路。
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