供電系統(tǒng)中的諧波 在供電系統(tǒng)中諧波電流的涌現(xiàn)曾經(jīng)有許積年了。過(guò)來(lái)，諧波電流是由電氣化公路和輕工業(yè)的直流調(diào)價(jià)傳動(dòng)裝置所用的，由交流變更為直流電的水銀整組器所產(chǎn)生的。比年來(lái)，產(chǎn)生諧波的設(shè)備范例及單位均已劇增，并將接續(xù)增加。因?yàn)�，咱們必需很鄭重地思忖諧波和它的不良影響，以及怎樣將不良影響縮小到****小。1 諧波的產(chǎn)生 在現(xiàn)實(shí)的清潔供電系統(tǒng)中，電流和電壓都是正弦波的。在只含線性部件(電阻、電感及電容)的容易電路里，流過(guò)的電流與強(qiáng)加的電壓成反比，流過(guò)的電流是正弦波。 在實(shí)踐的供電系統(tǒng)中，因?yàn)橛蟹蔷�性載荷的具有，當(dāng)電流流過(guò)與所加電壓不呈線性關(guān)系的載荷時(shí)，就構(gòu)成非正弦電流。任何周期性波形均可合成為一度基頻正弦波加上很多諧波頻次的正弦波。諧波頻次是基頻的整折扣，相似基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。因而失真的電流波形能夠有二次諧波、三次諧波……能夠直到其三十次諧波構(gòu)成。 2 產(chǎn)生諧波的設(shè)備范例 一切的非線性載荷都能產(chǎn)生諧波電流，產(chǎn)生諧波的設(shè)備范例有：開(kāi)關(guān)形式電源(SMPS)、電子熒火燈鎮(zhèn)流器、調(diào)價(jià)傳動(dòng)裝置、不連續(xù)電源(UPS)、磁性鐵芯設(shè)備及某些家用電器如電視等。 (1)開(kāi)關(guān)形式電源(SMPS)： 大少數(shù)確當(dāng)代電子設(shè)備都運(yùn)用開(kāi)關(guān)形式電源(SMPS)。它們和新式的設(shè)備相反，它們已將保守的降壓器和整組器交換成由電源直接經(jīng)可掌握的整組機(jī)件去給存貯容電器充電，而后用一種和所需的輸出電壓及電流相適宜的辦法輸出所需的直流電流。這關(guān)于設(shè)備打造廠的益處是運(yùn)用機(jī)件的分寸、價(jià)錢(qián)及分量均可大寬度地升高，它的缺欠是無(wú)論它是哪一種型號(hào)，它都使不得從電源吸取陸續(xù)的電流，而只能吸取脈沖電流。此脈沖電流含有少量的三次及高次諧波的重量。 本文章由直流電阻測(cè)試儀生產(chǎn)廠家-上海百試電氣科技有限公司為您提供！ (2)電子日光燈鎮(zhèn)流器： 電子日光燈鎮(zhèn)流器比年被少量采納。它的長(zhǎng)處是初任務(wù)于高頻時(shí)可明顯進(jìn)步燈管的頻率，而其缺欠是其****變器在電源電流中產(chǎn)生諧波和電氣噪音。運(yùn)用帶勞苦功高率因數(shù)校對(duì)于的型號(hào)產(chǎn)品可縮小諧波，但利潤(rùn)高貴。 (3)直流調(diào)價(jià)傳動(dòng)裝置： 直流電效果的調(diào)價(jià)掌握器一般采納三相橋式整組電路，它也稱(chēng)作六脈沖橋式整組電路，由于在直流輸出側(cè)每周波內(nèi)有六個(gè)脈沖(在每相的半波上有一度)。直流電效果的電感是有限的，故在直流電流中有300Hz的脈動(dòng)波(即為供電頻次的6倍)，這就改觀了供電電流的波形。 (4)不連續(xù)電源(UPS)： 依據(jù)動(dòng)能變更形式和由內(nèi)部供電到外部供電所用轉(zhuǎn)換形式的相反，UPS有很多相反的范例。首要的范例有：在線的UPS、離線的UPS和線路交互作用的UPS。由UPS供電的載荷老是電子消息設(shè)備，它們差錯(cuò)線性的況且含有少量的低次諧波。 (5)磁芯機(jī)件： 在有鐵芯的內(nèi)阻器上的勵(lì)磁電流和磁通密度之間的關(guān)系總差錯(cuò)線性的。假如電流波形是正弦波(亦即電路中串聯(lián)的電阻很大)那樣電場(chǎng)中會(huì)有高次諧波，這被以為是脅迫磁化進(jìn)程。假如強(qiáng)加在線圈上的電壓是正弦波形(亦即串聯(lián)的電阻很小)則磁通密度也將是正弦波形，而電流波形則含有高次諧波，這被以為是自在磁化進(jìn)程。 3 諧波激發(fā)的問(wèn)題及處理措施 諧波電流在電源系統(tǒng)內(nèi)以及裝置內(nèi)均會(huì)形成問(wèn)題。但其影響和處理措施無(wú)比紛比方樣，需求辨別解決；實(shí)用于排除諧波在裝置內(nèi)不良影響的方法并使不得縮小諧波在電源系統(tǒng)內(nèi)形成的失真，反之亦然。 (1)裝置內(nèi)的諧波問(wèn)題及處理措施： 有幾個(gè)常見(jiàn)多發(fā)的問(wèn)題是由諧波導(dǎo)致的：電壓失真、過(guò)零噪音、中性線過(guò)熱、變壓器過(guò)熱、斷路器的誤舉措等。 ①電壓失真：由于電源系統(tǒng)有電抗抗，因?yàn)橹C波載荷電流將形成電壓波形的諧波電壓失真(這是產(chǎn)生"平頂"波的來(lái)源)。此阻抗有兩個(gè)組作成體：電源接口(PCC)當(dāng)前的電氣裝置外部電纜線路的阻抗和PCC先前電源系統(tǒng)內(nèi)的阻抗，用戶(hù)處的供電變壓器等于PCC的一例。 由非線性載荷導(dǎo)致的失真載荷電流在電纜的阻抗上產(chǎn)生一度失真的電壓降。****的失真電壓波形加到與此統(tǒng)一電路上所接的全副其余載荷上，導(dǎo)致諧波電流的流過(guò)，即便該署載荷是線性的載荷也是如斯。 處理的方法是把產(chǎn)生諧波的載荷的供電線路和對(duì)于諧波遲鈍的載荷的供電線路離開(kāi)，線性載荷和非線性載荷從統(tǒng)一電源接口點(diǎn)開(kāi)端由相反的電路饋電，使非線性載荷產(chǎn)生的失真電壓決不會(huì)傳播到線性載荷下去。 ②過(guò)零噪音：很多電子掌握器要檢測(cè)電壓的過(guò)兩點(diǎn)，以肯定載荷的接通時(shí)辰。那樣做是為了在電壓過(guò)零時(shí)接通理性載荷不致產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓，從而可縮小電磁干擾(EMI)和半超導(dǎo)體開(kāi)關(guān)機(jī)件上的電壓沖鋒陷陣。當(dāng)在電源上有高次諧波或者瞬態(tài)過(guò)電壓時(shí)，在過(guò)零處電壓的變遷率就很高且難于斷定從而招致誤舉措。實(shí)踐上在每個(gè)半波里可有多個(gè)過(guò)兩點(diǎn)。 ③中性線過(guò)熱：在中性點(diǎn)直接接地的三相四線式供電系統(tǒng)中，當(dāng)載荷產(chǎn)生3N次諧波電流時(shí)，中性線大將流過(guò)各相3N次諧波電流的和。如后來(lái)三相載荷不失調(diào)時(shí)，中性線下流經(jīng)的電流會(huì)更大。比來(lái)研討試驗(yàn)發(fā)覺(jué)中性線電流會(huì)能夠大于任何一相的相電流。形成中性線導(dǎo)線發(fā)燒過(guò)高，增多了線路消耗，以至?xí)䶮龜鄬?dǎo)線。 現(xiàn)行的處理措施是增大三相四線式供電系統(tǒng)中中性線的導(dǎo)線截面積，****低請(qǐng)求要運(yùn)用與相線等截面的導(dǎo)線。國(guó)內(nèi)電農(nóng)工委員會(huì)(IEC)曾建議中性線導(dǎo)線的截面應(yīng)為相線導(dǎo)線截面的200%。 ④變壓器溫升過(guò)高：接線為Yyn的變壓器，其二次側(cè)載荷產(chǎn)生3N次諧波電流時(shí)，內(nèi)中性線上除有三相載荷不失調(diào)電流總數(shù)外，還將流過(guò)3N次諧波電流的代數(shù)和，變壓器直流電阻測(cè)試儀并將諧波電走過(guò)過(guò)變壓器一次側(cè)流入電網(wǎng)。處理上述問(wèn)題****容易的方法是采納Dyn接線的變壓器，使載荷產(chǎn)生的諧波電流在變壓器△形繞組中重復(fù)，而不致流入電網(wǎng)。 不管諧波電流流入電網(wǎng)與否，一切的諧波電流城市增多變壓器的動(dòng)能消耗，并增多了變壓器的溫升。 ⑤導(dǎo)致盈余電流斷路器的誤舉措：盈余電流斷路器(RCCB)是依據(jù)經(jīng)過(guò)零序互感器的電流之和來(lái)舉措的，假如電流之和大于額外的限值它就將脫扣堵截電源。涌現(xiàn)諧波時(shí)RCCB誤舉措有兩個(gè)緣由：****，由于RCCB是一種機(jī)電機(jī)件，偶然使不得****檢測(cè)出高頻重量的和，因?yàn)榫蜁?huì)誤跳閘。****，因?yàn)橛兄C波電流的來(lái)由，流過(guò)電路的電流會(huì)比物理所得或者容易測(cè)得的值要大。大少數(shù)的便攜式測(cè)試儀表并使不得測(cè)出實(shí)在的電流均方根值而但是均勻值，而后假定波形是純粹弦的，再乘一度校對(duì)于系數(shù)而得出讀數(shù)。在有諧波時(shí)，那樣讀出的后果能夠比實(shí)在數(shù)值要低得多，而這就象征著脫扣器是被整定在一度非常低的數(shù)值上。 如今能夠買(mǎi)到能檢測(cè)電流均方根值的斷路器，再加上實(shí)在的均方根值測(cè)量技術(shù)，校對(duì)于脫扣器的整定值，便可保障供電的牢靠性。 (2)影響供電電源的諧波問(wèn)題及處理措施： 《中華群眾平易近主國(guó)電力法》指出："用戶(hù)用電不得損害供電、用電保險(xiǎn)和煩擾供電、用電次序"，《供電停業(yè)規(guī)定》中規(guī)則："用戶(hù)的非線性阻抗特性的用電設(shè)備接入電網(wǎng)運(yùn)行所注入電網(wǎng)的諧波電流和導(dǎo)致大眾聯(lián)接點(diǎn)至正弦波失真超越規(guī)范時(shí)，用戶(hù)必需采用措施予以排除。" 由失真電流形成的電壓失真起源于電源阻抗。阻抗愈大則由統(tǒng)一電流失真所形成的電壓失真就愈大。關(guān)于10次以次的諧波而言，供電收集一般是理性的，因?yàn)殡娫醋杩咕秃皖l次成反比，諧波位數(shù)越高，所形成的失真就越大。一般使不得夠減小供電系統(tǒng)的阻抗，因?yàn)樾枨蟛杉{別的方法來(lái)保障電壓失真不超越限制。能夠的處理辦法有：裝用諧波濾波器、裝用斷絕變壓器和裝用有源的諧波調(diào)理器。 ①裝用諧波濾波器：關(guān)于電效果掌握器產(chǎn)生的諧波，諧波的外形很清楚，能夠用濾波器來(lái)升高諧波電流。關(guān)于六脈沖的掌握器，濾波器可去失落20%的五次諧波以及全副的高次諧波，對(duì)于基波影響甚微。為了防止增值高峰接近諧波，必需用解諧的濾波器，并且能夠需裝多個(gè)濾波器。在12脈沖橋路中****低次的諧波是11次的，這時(shí)狀況比擬容易。 ②裝用斷絕變壓器：平衡的三次諧波口傳播回到電源去的問(wèn)題能夠用一臺(tái)Dyn接法的斷絕變壓器來(lái)減弱。運(yùn)用這種變壓器時(shí)，一般裝設(shè)一度旁路的電路以防止在進(jìn)行變壓器的維護(hù)任務(wù)時(shí)永劫代地對(duì)于載荷中止供電。在這種狀況下，應(yīng)采納中性線有剩余大的通用四芯饋線。在首要的配電系統(tǒng)中，偶然把斷絕變壓器當(dāng)庭裝在每一測(cè)電筆上，使3N次諧波電流與配電系統(tǒng)連綿離。斷絕變壓器要恰當(dāng)進(jìn)步額外值，要不也會(huì)產(chǎn)生電壓失真和過(guò)熱。 ③裝用有源的諧波調(diào)理器：由變流器/****變器產(chǎn)生的邊頻譜融洽波使不得很好地用一般的濾波器來(lái)濾除，這是由于邊頻譜上的頻次是隨傳動(dòng)裝置的進(jìn)度而變遷的，況且經(jīng)常很瀕臨于基波頻次。眼前有源濾波器日益推行使用，它初任務(wù)時(shí)積極地注入一度電流來(lái)準(zhǔn)確地彌補(bǔ)由載荷產(chǎn)生的諧波電流，就會(huì)失失落一度單純的正弦波。這種濾波設(shè)備的任務(wù)靠數(shù)字信號(hào)解決(DSP)技術(shù)來(lái)掌握快捷絕緣柵雙極結(jié)晶體管(IGBT)。由于設(shè)備是與供電系統(tǒng)并聯(lián)任務(wù)的，它只掌握諧波電流，基波電流并不流過(guò)該濾波器。假如所需過(guò)濾的諧波電流比濾波器的定量大的話，它但是容易地起制約造用而使波形失去全體的改正。 |
