低壓生活用電中的諧波源

1、低壓生活用電中的諧波源 摘要：對低壓生活配電網(wǎng)的非線性用電設備的諧波特性作了介紹和 分析 ，隨電力 電子 技術和人類生活水平的提高，這些諧波源的數(shù)量和比重在電網(wǎng)中將迅速增大，本文的目的是幫助人們增強對日常用電設備中諧波的認識，以利諧波抑制與治理技術的 研究 和深入。關鍵詞：低壓配電網(wǎng)非線性用電設備諧波特性由低壓電網(wǎng)供給電源的各種電器設備，在市政生活和企事業(yè)單位 應用 十分廣泛，在這些家用電器中，有不少家用電器含有非線性元件，會產(chǎn)生諧波電流，主要有電視機、各種節(jié)能燈、電冰箱、洗衣機、微波爐、電磁爐、 計算 機、激光打印機、充電器、各種醫(yī)療和科研用的儀器和設備、調(diào)速驅(qū)動例如空調(diào)用壓縮機、高層建筑用

2、的大型電梯等，它們大都是用晶閘管、小功率的整流裝置等電力電子元件，有的電器帶小容量變壓器。其勵磁電流所占比例較大，雖然其單個容量小數(shù)十瓦到數(shù)千瓦，但數(shù)量較多且分布很廣，它們產(chǎn)生的高次諧波也會對電力系統(tǒng)造成 影響 ，加重電力網(wǎng)的諧波污染。1.電視機家用電器中對電網(wǎng)諧波影響最大的電器就是電視機群。由于采用單相橋式整流電容平波電路，其整流元件要等到整流電壓大于電容器的儲能電壓時才能導通。故交流側電流只有正弦波的波頭部分。其特征諧波全部為奇次諧波，而且諧波的峰值與基波峰值相重合。同一相電壓供電的多臺電視機產(chǎn)生的諧波相位相同，而且同時間的使用率高，造成配電網(wǎng)諧波的增大。彩色電視機的尖峰電流比黑白電視機的

3、大，特別是3次、5次、7次及9次尤為嚴重。2.非線性照明用電最廣泛采用的照明燈是白熾燈，但它效率低，電耗較大。近些年來出現(xiàn)的各種節(jié)能燈，效率比白熾燈高許多。但白熾燈是線性負荷，而節(jié)能燈幾乎都是諧波源，在晚上，即是寫撥高峰時段，但大多節(jié)能燈的諧波電流畸變率比電視機要低，不同種類和型式節(jié)能燈的主要諧波電流的相位也有所分散。主要的節(jié)能燈有熒光燈、高壓氣體放電燈和調(diào)光白熾燈等。2.1熒光燈各種熒光燈的諧波電流含有率相差很大。以前用的是普通的長管熒光燈，現(xiàn)在愈來愈多的是緊湊型燈，其中又有各種亞型，其諧波特點有以下幾點：1、特征諧波電流全為奇次諧波。線繞鎮(zhèn)流器的電流含有率3次諧波較高，可達810。電子鎮(zhèn)流

4、器型脈沖式各齊次含有率1518，其中3次為7080，次數(shù)愈高，含有率愈低；高頻時各諧波含有率低，一般為315。2、緊湊型燈中采用線繞鎮(zhèn)流器的第三亞型裝有并聯(lián)電容器，以提高功率因數(shù)，降低電流和線損，但電容器起明顯放大諧波的作用。3、采用電子鎮(zhèn)流器的第二亞型需經(jīng)整流再逆變，產(chǎn)生出2060hz的電力經(jīng)過高頻變壓器饋供給燈管，故除了319各齊次諧波電流外，尚有極高頻率的諧波電流含量。2.2高壓氣體放電燈高壓氣體放電燈利用有一定壓力的汞、鈉、鏑、銦和金屬鹵化物的蒸汽，放電時有負電阻特性，故串接非線性的鎮(zhèn)流器、高壓鈉燈和汞燈用得較多。高壓氣體放電燈主要用于街道、廣場、露天礦等處的照明，其諧波特征是主要產(chǎn)生

5、3、5、7次諧波，其量隨燈具的容量而幅度增大。2.3調(diào)光白熾燈調(diào)光白熾燈或其它家用電器的電力調(diào)節(jié)電路是通過用可控硅切除正弦電流的一部分來調(diào)節(jié)負載電流的大小。其特征諧波電流全部為奇次諧波，不同控制角的諧波電流含量不同，一般地，越大，諧波電流含量越大。3.家用電器3.1空調(diào)機隨著 經(jīng)濟 發(fā)展 和人民生活水平的提高，空調(diào)用電連年飚升。由于空調(diào)機功率較大每臺600w到數(shù)千瓦，因此在許多城市中空調(diào)負荷將躍居市政用電的榜首。因此，空調(diào)用電在性質(zhì)上屬于線性還是非線性，與未來城網(wǎng)背景諧波的漲幅密切相關，相關測試表明，空調(diào)機諧波電流大小依工作方式而變，只開風扇時，thdi為69，制冷時為2027，制熱時為223

6、4，諧波分布為217次，可見，無論是制冷還是制熱，thdi都不小，而單臺的各次諧波電流比電視機的還要大得多。況且空調(diào)機的工藝不斷改進，變頻空調(diào)應用已日益廣泛，變頻裝置的諧波含量與分布更大，因此就配電網(wǎng)的諧波管理來講，應對各型空調(diào)機的諧波量進行調(diào)查，并制訂相關標準。3.2電冰箱家用電冰箱的功率和彩電差不多，其諧波電流含有率比彩電小得多，但電冰箱諧波參與夜晚出現(xiàn)的家電諧波高峰。其諧波主要是3次、5次和7次，其中含有率3次為1013，5次為35，7次為0.52，7次以上小于0.8。3.3洗衣機洗衣機的功率與電冰箱接近，諧波電流畸變率稍大。但每天開機時間短，參與夜晚出現(xiàn)的家電諧波高峰的同時系數(shù)不大。例

7、如，洗衣機產(chǎn)生的諧波含有率3次2140，5次4.59，7次36，9次14，13次以上很小。轉(zhuǎn)貼于 4. 計算 機隨著信息 時代 的到來，家用計算機和企事業(yè)單位計算機 應用 已開始普及，一般計算機用電負荷和諧波電流主要是顯示器crt的非線性用電，它和彩電十分相似。計算機整機運行和顯示器單獨運行相比，第311次諧波電流含有率稍減，而第13、15、17次諧波電流含有率稍增。由于計算機的諧波含有率高，諧波電流相位和電視機的諧波電流重合，而且商場和家用計算機的普及，以及多班制工作的計算機房的計算機都要參與夜晚出現(xiàn)的家用諧波高峰。所以計算機的諧波 影響 將迅速增大。另外，各種打印機、復印機、游戲機的用電性

8、質(zhì)以及諧波含有率也與計算機相類似。5.電池充電器等電池充電器是對各種可充電電池充電的裝置，其容量隨充電時電池的容量和個數(shù)而定。在我國小容量的充電器應用較為廣泛，國外應用更為普通，容量較大的對蓄電池充電的充電器使用量也在增加。隨著今后電力汽車的使用，它可能成為產(chǎn)生諧波的一種主要的家用電器。充電器的接線同單相普通整流回路，其電流通過分解可得各次齊次高次諧波。作為供電系統(tǒng)的負載，還應計及變壓器的勵磁電流。對于充電器來講，勵磁電流在負載電流中所占比例將遠大于電力變壓器的情況。6.結束語通過大量的 分析 和測試表明，除電視機、充電器、調(diào)光設備、計算機等以上介紹的幾種日常低壓電器外，凡帶有相位控制電路或由簡單的整流電源特別是半波整流方式供電的其它家用低壓電氣設備，如放電燈具、聲頻放大器、真空吸塵器、信息技術設備、便攜式電動工具、微波爐等電炊具都是低壓電網(wǎng)中不可忽視的諧波源。對于這些電氣設備，由于數(shù)量很多，不可能象對大容量諧波源那樣逐個進行對電網(wǎng)諧波干擾的