電力系統諧波產生的原因及其影響

諧波產生的原因:高次諧波產生的根本原因是由于電力系統中某些設備和負荷的非線性特性,即所加的電壓與產生的電流不成線性(正比)關系而造成的波形畸變。當電力系統向非線性設備及負荷供電時,這些設備或負荷在傳遞(如變壓器)、變換(如交直流換流器)、吸收(如電弧爐)系統發電機所供給的基波能量的同時,又把部分基波能量轉換為諧波能量,向系統倒送大量的高次諧波,使電力系統的正弦波形畸變,電能質量降低。

當前,電力系統的諧波源主要有三大類。

1)、鐵磁飽和型:各種鐵芯設備,如變壓器、電抗器等,其鐵磁飽和特性呈現非線性。

2)、電子開關型:主要為各種交直流換流裝置(整流器、逆變器)以及雙向晶閘管可控開關設備等,在化工、冶金、礦山、電氣鐵道等大量工礦企業以及家用電器中廣泛使用,并正在蓬勃發展;在系統內部,如直流輸電中的整流閥和逆變閥等。

3)、電弧型:各種冶煉電弧爐在熔化期間以及交流電弧焊機在焊接期間,其電弧的點燃和劇烈變動形成的高度非線性,使電流不規則的波動。其非線性呈現電弧電壓與電弧電流之間不規則的、隨機變化的伏安特性。對于電力系統三相供電來說,有三相平衡和三相不平衡的非線性特性。后者,如電氣鐵道、電弧爐以及由低壓供電的單相家用電器等,而電氣鐵道是當前中壓供電系統中典型的三相不平衡諧波源。

諧波對電網的影響:

1、諧波對旋轉設備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發熱增加,此外諧波還會引起旋轉設備和變壓器振動并發出噪聲,長時間的振動會造成金屬疲勞和機械損壞。

2、諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。

3、諧波可引起系統的電感、電容發生諧振,使諧波放大。當諧波引起系統諧振時,諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護及自動裝置誤動,損壞系統設備(如電力電容器、電纜、電動機等),引發系統事故,威脅電力系統的安全運行。

4、諧波可干擾通信設備,增加電力系統的功率損耗(如線損),使無功補償設備不能正常運行等,給系統和用戶帶來危害。限制電網諧波的主要措施有:增加換流裝置的脈動數;加裝交流濾波器、有源電力濾波器;加強諧波管理。