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安全管理網(wǎng)

電網(wǎng)中高次諧波的危害及抑制措施

  
評(píng)論: 更新日期:2014年09月14日

  諧波電流產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩的影響不大,但諧波會(huì)產(chǎn)生顯著的脈沖轉(zhuǎn)矩,可能出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸扭曲振動(dòng)的問題。這種振蕩力矩使汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子元件發(fā)生扭振,并使汽輪機(jī)葉片產(chǎn)生疲勞循環(huán)。
(2) 對(duì)變壓器的影響
  諧波電流使變壓器的銅耗增加,特別是3次及其倍數(shù)次諧波對(duì)三角形連接的變壓器,會(huì)在其繞組中形成環(huán)流,使繞組過熱;對(duì)星形連接的變壓器,當(dāng)繞組中性點(diǎn)按地,而該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大或者裝有中性點(diǎn)接地的并聯(lián)電容器時(shí),可能形成3次諧波諧振,使變壓器附加損耗增加。
(3) 對(duì)輸電線路的影響
   由于輸電線路阻抗的頻率特性,線路電阻隨著頻率的升高而增加。在集膚效應(yīng)的作用下,諧波電流使輸電線路的附加損耗增加。在供應(yīng)電網(wǎng)的損耗中,變壓器和輸 電線路的損耗占了大部分,所以諧波使電網(wǎng)網(wǎng)損增大。諧波還使三相供電系統(tǒng)中的中性線的電流增大,導(dǎo)致中性線過載。輸電線路存在著分布的線路電感和對(duì)地電 容,它們與產(chǎn)生諧波的設(shè)備組成串聯(lián)回路或并聯(lián)回路時(shí),在一定的參數(shù)配合條件下,會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振。當(dāng)注入電網(wǎng)的諧波的頻率位于在網(wǎng)絡(luò)諧振點(diǎn)附近的 諧振區(qū)內(nèi)時(shí),會(huì)激勵(lì)電感、電容產(chǎn)生部分諧振,形成諧波放大。在這種情況下,諧波電壓升高、諧波電流增大將會(huì)引起繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng),以至損壞設(shè)備,與此 同時(shí)還可產(chǎn)生相當(dāng)大的諧波網(wǎng)損。
(4) 對(duì)電力電容器的影響
  隨著諧波電壓的增高,會(huì)加速電容器的老化,使電容器的損耗系數(shù)增大、附加 損耗增加,從而容易發(fā)生故障和縮短電容器的壽命。另一方面,電容器的電容與電網(wǎng)的感抗組成的諧振回路的諧振頻率等于或接近于某次諧波分量的頻率時(shí),就會(huì)產(chǎn) 生諧波電流放大,使得電容器因過熱、過電壓等而不能正常運(yùn)行。
ⅱ 影響繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的工作和可靠性
   諧波對(duì)電力系統(tǒng)中以負(fù)序(基波)量為基礎(chǔ)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的影響十分嚴(yán)重,這是由于這些按負(fù)序(基波)量整定的保護(hù)裝置,整定值小、靈敏度高。如果 在負(fù)序基礎(chǔ)上再疊加上諧波的干擾(如電氣化鐵道、電弧陸等諧波源還是負(fù)序源)則會(huì)引起發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)誤動(dòng)(若誤動(dòng)引起跳閘,則后果嚴(yán)重)、變電站主變 的復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)裝置負(fù)序電壓元件誤動(dòng),母線差動(dòng)保護(hù)的負(fù)序電壓閉鎖元件誤動(dòng)以及線路各種型號(hào)的距離保護(hù)、高頻保護(hù)、故障錄波器、自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 等發(fā)生誤動(dòng),嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
  ⅲ 使測(cè)量和計(jì)量?jī)x器的指示和計(jì)量不準(zhǔn)確
  由于電力計(jì)量裝置都是按50Hz的標(biāo)準(zhǔn)的正弦波設(shè)計(jì)的,當(dāng)供電電壓或負(fù)荷電流中有諧波成分時(shí),會(huì)影響感應(yīng)式電能表的正常工作。這部分諧波電能不但使線性負(fù)荷性能變壞,而且還要多交電費(fèi)。
ⅳ 干擾通信系統(tǒng)的工作
   電力線路上流過的3、5、7、11等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場(chǎng)耦合,在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓,干擾通信系統(tǒng)的工作,影響通信線 路通話的清晰度,而且在諧波和基波的共同作用下,觸發(fā)電話鈴響,甚至在極端情況下,還會(huì)威脅通信設(shè)備和人員的安全。另外高壓直流(HVDC)換流站換相過 程中產(chǎn)生的電磁噪聲(3-10kHz)會(huì)干擾電力載波通信的正常工作,并使利用載波工作的閉鎖和繼電保護(hù)裝置動(dòng)作失誤,影響電網(wǎng)運(yùn)行的安全。
  ⅴ 對(duì)用電設(shè)備的影響
   諧波會(huì)使電視機(jī)、計(jì)算機(jī)的圖形畸變,畫面亮度發(fā)生波動(dòng)變化,并使機(jī)內(nèi)的元件出現(xiàn)過熱,使計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤。對(duì)于帶有啟動(dòng)用的鎮(zhèn)流器和提高功 率因數(shù)用的電容器的熒光燈及汞燈來說,會(huì)因?yàn)樵谝欢▍?shù)的配合下,形成某次諧波頻率下的諧振,使鎮(zhèn)流器或電容器因過熱而損壞。對(duì)于采用晶閘管的變速裝置, 諧波可能使晶閘管誤動(dòng)作,或使控制回路誤觸發(fā)。

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