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谐波及治理方法 一、 什么是谐波? 在理想的电力系统中,电流和电压应该是标准的正弦波。但当我们使用大量的非线性负载(如变频器、、LED灯、整流器等)时,这些设备会从电网中抽取非正弦波形的电流。这个非正弦波可以被分解为一个频率为50Hz的基波和许多频率为基波整数倍的高次正弦波,这些高次波就是谐波。 二、 谐波的危害 2.1、对电网系统的危害:谐波电流在电网中流动,会增加线路和变压器的铜损和铁损,导致设备过热,绝缘老化加速,甚至引发火灾。2.2、谐波可能引起电网中的电感和电容元件发生并联或串联谐振,造成严重事故。 2.3、严重的谐波污染可能导致电压波动和闪变,影响同一电网上其他用户的正常用电,甚至引起保护装置误动作,导致区域性停电。 2.4、降低发电、输电和用电效率,导致电能浪费。 2.5、导致电力电容器过载、过热、鼓包甚至爆炸。 2.6、谐波会使电机产生额外的损耗和振动,产生脉动转矩,导致设备寿命缩短。 2.7、谐波会干扰继电保护和保护设备误动作。 2.8、谐波产生的电磁场干扰通信信号,降低通信质量,甚至导致通信中断。 三、 谐波的治理方法 根据《电能质量管理办法》遵循“谁污染,谁治理”的原则。 3.1. 从源头遏制,在采购新设备时,选择符合谐波标准(如IEEE 519, GB/T 14549)的设备。对于大功率整流设备(如电解、电镀、中频炉等电源),将6脉冲整流升级为12脉冲、24脉冲甚至更高,可以有效消除较低次数的特征谐波(如5、7次)。 3.2、当无法从源头消除谐波时,需要安装滤波装置,滤波装置分为有源和无源两种。 3.3、无源滤波器: 在用于无功补偿的电容器支路中串联一定比例的电抗器(如7%、11%)组成的LC调谐回路;为谐波电流提供一个低阻抗的旁路通道,使其不流入电网,并保护电容器本身。结构简单、成本低但只能滤除特定次数的谐波,可能与系统发生谐振,导致谐波放大;滤波效果受系统阻抗影响大。 3.4、混合式补偿:使用无源滤波器+有源滤波器(APF)来治理,用APF作为主控来控制电容器投切补偿,成本适中。 3.5、APF集中补偿,APF实时检测负载电流中的谐波分量,通过IGBT产生一个与谐波大小相等、方向相反的补偿电流注入电网,抵消谐波分量。滤波效果好(谐波滤除率可达95%以上),动态滤除2~50次及以上的所有谐波;不会与系统发生谐振,响应速度快;但成本较高。
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