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什么是谐波及谐波治理常用的方法

返回列表来源:领步电能质量发布时间:2022-06-22加入收藏关注:-

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          谐波:谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量,称为谐波,简单来说就是:基波电流发生畸变从而产生基波电流整倍数的谐波,基波频率3倍波次称为3次谐波,基波频率5倍波次称为5次谐波,以此类推几倍基波频率就成为几次谐波。


哪些行业存在谐波问题
钢铁/中频加热行业
          钢铁业中常用到的中频炉、轧机、电弧炉等设备都会对电网的电能质量产生重大的影响,使电容补偿柜过载保护动作频繁、变压器和供电线路发热严重、熔断器频繁熔断等,甚至引起电压跌落、闪变。
通信行业
          为了满足大规模数据中心机房的运行需要,通信配电系统中的UPS使用容量在大幅上升。据调查,通信低压配电系统主要的谐波源设备为UPS、开关电源、变频空调等。其产生的谐波含量都较高,且这些谐波源设备的位移功率因数极高。通过使用有源滤波器可以提高通信系统及配电系统的稳定性,延长通信设备及电力设备的使用寿命,并且使配电系统更符合谐波环境的设计规范。
化纤行业
          为大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化质量,以及延长炉龄、节省能源,在化纤行业常用到电助熔加热设备,借助电极把电直接送入燃料加热的玻璃池窑中。这些设备会产生大量的谐波,且三相谐波的频谱和幅值差别比较大。
半导体行业
          大多数半导体行业的3次谐波非常严重,主要是由于企业中使用了大量的单相整流设备。3次谐波属于零序谐波,具备在中性线汇集的特点,导致中性线压力过大,甚至出现打火现象,存在着极大的生产安全隐患。谐波还会造成断路器跳闸,耽误生产时间。3次谐波在变压器内形成环流,加速了变压器的老化。严重的谐波污染必然对配电系统中的设备使用效率和寿命造成影响。
汽车制造业
          焊机是汽车制造业中不可少的设备,由于焊机具有随机性、快速性及冲击性的特点,使大量使用焊机造成严重的电能质量问题,造成焊接质量不稳、自动化程度高的机器人由于电压不稳而不能工作,无功补偿系统无法正常使用等情况。
石化行业
          由于生产的需要,石化行业中存在着大量泵类负载,并且不少泵类负载都配有变频器。变频器的大量应用使石化行业配电系统中的谐波含量大大增加。目前绝大部分变频器整流环节都是应用6脉冲将交流转化为直流,因此产生的谐波以5次、7次、11次为主。其主要危害表现为对电力设备的危害及在计量方面的偏差。使用有源滤波器可以很好地解决这方面的问题。
医院系统
          医院对供电的连续性和可靠性有非常严格的要求,0类场所自动恢复供电时间T≤15S,1类场所自动恢复供电时间0.5S≤T≤15S, 2类场所自动恢复供电时间T≤0.5S,电压总谐波畸变率THDu≤3%,X光机、CT机、核磁共振都是谐波含量极高的负载。 


谐波的影响
          谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖,不仅导致电机、变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加,而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加,所以电机、变压器在严重的谐波负载下将产生局部过热、振动和噪声增大、温升增加,从而加速绝缘老化、缩短变压器等电气设备的使用寿命、浪费日趋宝贵的能源、降低供电可靠性。
          由于电机、变压器、电力电容器、电缆等负载处于经常的变动之中,极易与电网中含有的大量谐波源构成串联或并联的谐振条件,形成谐波振荡,产生过电压或过电流,危及电机、变压器等负载及电力系统的安全运行,引发输配电事故的发生。
          电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差,达不到正确指示及计量。断路器开断谐波含量较高的电流时,断路器的开断能力将大大降低,造成电弧重燃,发生短路,甚至断路器爆炸。
          另外,由于谐波的存在,易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动以及在通信系统内产生声频干扰,严重时将威胁通信设备及人身安全等。


谐波治理方法
抑制谐波
          主要是通过在电容补偿回路中串联与之相匹配的电抗器同时提高电容、开关的物理参数,从而有效滤除电网中的部分谐波电流,一般30%左右,另外电容合闸时不会产生谐波电流放大,倒送至电网加重污染等问题,该方法既能有效抑制谐波,又能保证补偿设备正常工作。此种谐波治理方法是目前Z经济也是Z常用的有效方法,但是在谐波污染较为严重的情况下,此种方法不能从根源上彻底解决谐波污染状况,这种情况下就需要安装滤波器。
无源滤波器
          本产品采用智能无功控制技术来实现滤波补偿回路的自动控制投切。滤波补偿回路由滤波电容器和滤波电抗器组成,对谐波形成低阻抗,让谐波流入滤波器;同时在基波产生无功功率进行补偿;从而达到谐波治理和补偿无功提高功率因数的双重效果。
          该装置是针对用户配电系统实际情况而专门设计的,广泛应用于电网中非线性负荷的领域,如整流、变频调速、中频加热、冶金电解、化学电解、光伏产业等电力电子设备的工业领域;电气化铁道、地下铁道、无规电车等交通领域;广播、邮政、通讯、对谐波干扰敏感的IT产业领域;以及对电能质量要求严格的会展中心、商业大厦等场所 。


无源--中间


有源滤波器
          有源电力滤波装置的基本原理是从电网中检测出谐波电流,经内部芯片快速计算、分析、比较,控制主功率单元产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含基波成分。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响。该有源电力谐波滤波装置, 引进美国 TMS320F2812 芯片,根据最新的瞬时无功功率理论,应用数字信号处理技术(DSP),脉宽调制技术(PWM),智能化功率单元技术(IPM),触摸屏技术(GP)等前沿科技,可实现动态消除谐波,平衡三相负荷,是一种高技术含量,滤波效率最理想谐波治理和无功补偿产品。


有源滤波器-中间



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