电力谐波的产生和电力谐波的治理措施

返回列表来源：领步电能质量发布时间：2018-01-19分享加入收藏关注：-

          随着工业技术的发展，不断有新的电力电子装置和其他非线性负荷接入电网，电网谐波水平逐年升高，电力谐波导致的各种问题日益突出，已受到供应电双方的高度重视。对电力谐波治理刻不容缓。
          用有源滤波器来治理电力谐波的技术，具有技术成熟，滤除率高等优点，现已得到广泛应用，是治理电力谐波的有效措施。  

一、电力谐波的产生于危害
          电力谐波主要由非线性负荷产生。非线性负荷吸收的电流与端电压不成线性关系，结果电流发生波形畸变且导致端电压波形畸变。这种周期性的畸变波形可按基频(50Hz)展开成傅里叶级数形式，其大于基频的分量即为谐波。

          产生电力谐波的设备非常广泛，主要有变频调速器、直流调速系统、整流设备、中高频感应加热设备、晶闸管温控加热设备、焊接设备、电弧炉、电力机车、不间断电源、计算机、通讯设备、音像设备、充电器、变频空调、晶闸管调光设备、电子节能灯等。
谐波的危害主要包括以下几个方面：

(1)增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率;

(2)引起无功补偿电容器谐振和谐波放大，导致电容器因过电流或过电压而损坏或无法投入运行;

(3)产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命;

(4)由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热;

(5)增加绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命;

(6)零序谐波电流导致三相四线系统的中线过载，并在三角接法的变压器绕组内产生环流;

(7)引起继电保护设施的误动作，造成继电保护等自动装置工作紊乱;

(8)改变电压或电流的变化率和峰值，延缓电弧熄灭，影响断路器的分断容量;

(9)使计量仪表特别是感应式电能表产生计量误差;

(10)干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备，影响设备的正常运行。

二、电力谐波的标准
          为了保证电网和用电设备的安全、稳定、经济运行，目前许多国家、国际组织以及一些大电力公司都制定了相应的谐波标准。如关于公用电网谐波限制的IEEE 519-1992、GB/T 14549-1993，关于用电设备谐波电流排放限制的IEC 61000-3-2、IEC 61000-3-4、GB/Z 17625.1-2003、GB/Z 17625.6-2003等等。
虽然各谐波标准都不尽相同，但都是大同小异，且所有标准的都是基于以下三个目的：

(1)将电力系统电流和电压波形的畸变控制到系统及其所接设备能够允许的水平;

(2)以符合用户需要的电压波形向用户供电;

(3)不干扰其它系统(如通讯系统)的正常工作。

          GB/T14549-1993《电能质量—公用电网谐波》是现行电力谐波监督管理的国家标准。除要求电网各级电压的谐波水平不超出国标限值外，要求用户注入公用电网的谐波电流不超出国标允许值。否则应采取治理措施。

三、治理谐波的方法
          谐波治理措施主要有三种：一是主动治理，即从谐波源本身出发，通过改进用电设备，使其不产生或少产生谐波;二是受端治理，即从受到谐波影响的设备或系统出发，提高它们抗谐波干扰能力;三是被动治理，即通过安装电力滤波器，阻止谐波源产生的谐波注入电网，或者阻止电力系统的谐波流人负载端。
由于谐波源的广泛性和复杂性，主动治理方法受设备结构、效率、成本、可靠性等因素影响，只能解决部分问题，受端治理方法和被动治理方法仍是目前治理电力谐波问题的主要方法。例如通过串联失谐电抗器抑制无功补偿电容器导致的谐波共振放大，通过在系统中安装无源电力滤波器和有源电力滤波器进行滤波等等。

无源滤波器
          无源滤波器滤波回路主要是由滤波电容器、滤波电抗器串联组成，在基波频率时产生无功功率，根据要求达到的功率因数设计滤波补偿回路的容量和数量；针对用户系统专门设计制造，设有滤除 5 次、7 次、11 次、13 次等特征谐波支路和高通滤波支路，滤波效果突出。

有源滤波器
          有源电力滤波技术是近几年针对无源滤波技术的缺陷而提出的一种谐波治理新技术。由于其滤波效果好，现已的到了广泛的应用。
          APF 根据电网和负载性质，分别有三相三线系列和三相四线系列有源电力滤波装置，三相三线系列主要针对整流器、变频器、大型 UPS、中频炉、电弧炉等工业型大容量非线性负荷，拥有有效的滤波能力，能同时滤除 2～31 次谐波，小于 20ms的响应时间，具备一拖四扩展功能。适用于各种工况领域，是工业型大容量非线性负载谐波治理的理想解决方案。
          三相四线系列 APF 适用于商业建筑电气系统，由于商业建筑电气系统大量使用荧光灯、电脑、UPS、电梯、变频空调等设备，不仅污染电网，而且其产生的三次谐波叠加到中性线上，使中性线发热，严重威胁电力系统安全。该系列 APF 能彻底消除因三次谐波产生的中性线谐波电流，并消除 2～31 次全部或选定次谐波。该系列 APF 体积小，具备完全的通讯功能，是保障电力系统安全的重要电气设备。

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