電力系統(tǒng)的諧波

《電力系統(tǒng)的諧波》電氣工程與自動(dòng)化1.什么是諧波？特性？分類？2.含有諧波的電量的電氣參數(shù)如何計(jì)算？3.衡量諧波含量的參數(shù)有哪些？定義？4.電力系統(tǒng)常見(jiàn)的諧波源有哪些？5.諧波的危害是什么？治理方法有哪些？理想的交流電壓和交流電流波形應(yīng)是單一頻率的正弦波，而實(shí)際電力系統(tǒng)中由于負(fù)荷的非線性常會(huì)使電壓和電流波形產(chǎn)生畸變而偏離正弦，出現(xiàn)各種諧波分量。諧波的含量是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。那么什么是諧波呢？諧波(harmonicwave)，從嚴(yán)格的意義來(lái)講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講，由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，這時(shí)“諧波”這個(gè)詞的意義已經(jīng)變得與原意有些不符。正是因?yàn)閺V義的諧波概念，才有了“分?jǐn)?shù)諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說(shuō)法。奇次諧波:額定頻率為基波頻率奇數(shù)倍的諧波，被稱為“奇次諧波”，如3、5、7次諧波；偶次諧波:額定頻率為基波頻率偶數(shù)倍的諧波，被稱為“偶次諧波”，如2、4、6、8次諧波。一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中，由于對(duì)稱關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對(duì)于三相整流負(fù)載，出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波，例如5、7、11、13、17、19等。變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波；分量諧波:頻率為基波非整數(shù)倍的分量稱為間諧波，有時(shí)候也將低于基波的間諧波稱為次諧波,次諧波可看成直流與工頻之間的間諧波。電氣參數(shù)計(jì)算有效值：U=1T0Tuu(t)=n=1i(t)=n=1w1=2πI=AA=

1由于：11T0T4I=I12同理：U=U12諧波電壓含量UH=諧波電流含量IH=電壓總諧波畸變率THDU=電流總諧波畸變率THDI=第n次諧波電壓含有率HRU第n次諧波電流含有率HRI含有諧波時(shí)電力系統(tǒng)的平均有功功率為P=1含有諧波的視在功率S=n=1含有諧波時(shí)的功率因數(shù)cosφ=PS=與諧波有關(guān)的參數(shù)定義1、阻抗阻抗是在特定頻率下配電系統(tǒng)某一點(diǎn)產(chǎn)生的電阻。阻抗取決于變壓器和連在系統(tǒng)上的用電設(shè)備，以及所采用導(dǎo)體的截面積和長(zhǎng)度。2、阻抗系數(shù)阻抗系數(shù)是AF（載波）阻抗相對(duì)于50Hz（基波）阻抗的比率。3、諧振在配電系統(tǒng)里的設(shè)備，與它們存在的電容(電纜，補(bǔ)償電容器等)和電感(變壓器，電抗線圈等)形成共振電路。后者能夠被系統(tǒng)諧波激勵(lì)而成為諧振。配電系統(tǒng)諧波的一個(gè)原因是變壓器鐵芯非線性磁化的特性。在這種情況下主要的諧波是3次的；它在全部導(dǎo)體內(nèi)與單相分量具有相同的長(zhǎng)度，因而在星形點(diǎn)上不能消除。4、諧振頻率每個(gè)電感和電容的連接形成一個(gè)具有特定共振頻率的諧振電路。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)有幾個(gè)電感和治理方法目前常用的諧波治理的方法無(wú)外乎有三種，無(wú)源濾波、有源濾波、無(wú)功補(bǔ)償。1、減少非線性用電設(shè)備與電源間的電氣距離。也就是減少系統(tǒng)阻抗，換句話說(shuō)就是提高供電電壓等級(jí)。2、諧波的隔離。非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波，它不僅直接影響到本級(jí)電網(wǎng)，而且經(jīng)過(guò)變壓器后，還會(huì)影響到上幾級(jí)電網(wǎng)。如何把這些非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波不影響或少影響其他幾級(jí)電網(wǎng)，這也是諧波治理的一個(gè)基本方法。3、安裝濾波器。目前對(duì)變電所側(cè)和用戶側(cè)諧波治理的方法，多采用安裝濾波器來(lái)減少諧波分量。濾波器分為有源濾波器和無(wú)源濾波器