穩(wěn)利達：電能質(zhì)量和諧波治理

穩(wěn)利達：電能質(zhì)量和諧波治理一、什么是電能質(zhì)量電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應以恒定的頻率、正弦波形和標準電壓向用戶供電。但由于系統(tǒng)工程中的發(fā)電機、變壓器和線路等設備非線性或不對稱，負荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運行操作，外來干擾和各種故障等原因，這種理想境界的狀態(tài)并不存在。因此產(chǎn)生了電網(wǎng)運行，電力設備和供用電路環(huán)節(jié)中的各種問題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念。圍繞電能質(zhì)量的含義，從不同角度理解通常包括電壓質(zhì)量，電流質(zhì)量，供電質(zhì)量，用電質(zhì)量。二、目前針對電能質(zhì)量問題研究的主要內(nèi)容有哪些？目前研究和解決電能質(zhì)量問題已經(jīng)成為電力發(fā)展當前之急。主要研究課題包括：(1)研究諧波對電網(wǎng)電能質(zhì)量污染的影響并采取相應的對策。(2)研究諧波對電力計算裝置的影響并采取相應的措施。(3)研究電能質(zhì)量污染對高新技術企業(yè)的影響并采取相應的技術手段。(4)加強電能質(zhì)量控制裝置的研制。(5)諧波治理的方式研究。三、什么是電力諧波？電力系統(tǒng)頻率是指電力系統(tǒng)統(tǒng)一的一種運行參數(shù)，我國國家標準GB/T15945-1995《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》規(guī)定以50HZ正弦波作為電力系統(tǒng)的標準頻率。波形圖示例：四、諧波產(chǎn)生的主要原因是什么？(1)來自用戶的非線性負荷。非線性用電設備是產(chǎn)生諧波的主要原因，由于非線性設備產(chǎn)生的諧波電流通過系統(tǒng)網(wǎng)絡注入到系統(tǒng)電源中，畸變電流經(jīng)系統(tǒng)阻抗使母線電壓發(fā)生畸變，使電能質(zhì)量受到污染。如化工行業(yè)的高頻爐，電解設備，鋼鐵行業(yè)的煉鋼爐，大型軋機，硅整流設備等，它們向電網(wǎng)取用極薄電流的同時，產(chǎn)生出數(shù)次諧波電流注入系統(tǒng)。這些負載的諧波沒有隨不同負載的變化的特征，從而使注入網(wǎng)絡的諧波電流出現(xiàn)忽大忽小，時隱時現(xiàn)的現(xiàn)象。(2)來自系統(tǒng)的影響。其一，系統(tǒng)交流發(fā)電機內(nèi)部的定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙，由于受到貼心齒、槽或工藝的影響，分布不均勻，雖然各相電勢的波形對稱，但三相電勢中含有一定數(shù)量的奇次諧波；其二，系統(tǒng)電網(wǎng)中大量變壓器的勵磁電流含有奇次諧波成分，當變壓器空載或過勵磁時則更為嚴重，并由此構(gòu)成了主要的穩(wěn)定性諧波源；其三，當電網(wǎng)中投切空載變壓器或電容器時，其合閘涌流注入電網(wǎng)也會形成突發(fā)性的諧波源。系統(tǒng)的標準頻率。通常也稱為工頻（基波頻率）。諧波是指多少于工頻率的波形，簡稱“次”，是指從2次到30次范圍，如5次諧波電壓（電流）的頻率是250HZ，7次諧波電壓（電流）的頻率是350HZ。13次以上的諧波成為高次諧波。電力系統(tǒng)中作用在同一線路中的數(shù)個不同頻率的正弦電勢，使得電路中的電流成為各個不同頻率電流分量的疊加值，從而形成諧波電流。五、諧波是怎樣進行分類的？諧波主要根據(jù)頻率和相序特性進行分類。(1)根據(jù)頻率分類根據(jù)工頻基波整數(shù)倍的頻率可分為2次諧波（100HZ）、3次諧波（150HZ）、……。非工頻基波整數(shù)倍的諧波成為間諧波。(2)根據(jù)相序旋轉(zhuǎn)作用分類根據(jù)相序旋轉(zhuǎn)作用可分為負序諧波、零序諧波、正序諧波三種。分別對應2、3、4次諧波，并依次類推分別對應5、6、7次諧波，8、9、10次諧波……。其中正序諧波包括基波頻率，分正身旋轉(zhuǎn)。負序諧波為逆向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的磁場抵消基波產(chǎn)生的磁場。零序諧波不旋轉(zhuǎn)，但會疊加到三相四線制系統(tǒng)的中性線上。在三相四線制系統(tǒng)中，一些諧波能夠相互抵消，另一些諧波卻會相互疊加，致使諧波被放大。六、諧波源主要包括那些設備？(1)電力電子設備電力電子設備主要包括整流器、變頻器、開關電源、靜態(tài)換流器、晶閘管系統(tǒng)及其他SCR控制系統(tǒng)等。由于工業(yè)與民用電力設備常用到這類電子設備和電路，如整流和變頻電路.其負載性質(zhì)一般分為感性和容性兩種感性負載的單相整流電路為含奇次諧波的電流型諧波源。而容性負載的單相整流電路，由于電容電壓會通過整流管向電源反饋，屬于電壓型諧波源。其諧波含量與電容值大小有關，電容值越大，諧波含量越大。變頻電路諧波源由于采用的是相位控制，其諧波成分不僅含有整數(shù)倍數(shù)的諧波，還含有非整數(shù)倍數(shù)的間諧波。(2)可飽和設備可飽和設備主要包括變壓器、電動機、發(fā)電機等。可飽和設備是非線性設備，其鐵心材料具有非線性磁化曲線和磁滯回線，在正弦波電壓的作用下，勵磁電流為對稱函數(shù)，并滿足：f(ωt+π)=-f(ωt)應用傅立葉級數(shù)分解時僅含有奇次項，對于三相對稱的變壓器,3次諧波的奇數(shù)倍(3次，6次，9次……)諧波均為零序，可認為變壓器是只生產(chǎn)奇次諧波的電流源型諧波源。變壓器的諧波次數(shù)還受到一、二次側(cè)接線方式的影響，諧波的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關，變壓器空載時，鐵心的飽和程度超高，諧波電流就越大。與電力電子設備的電弧設備相比，可飽和設備上的諧波在未飽和的情況下，其諧波的幅值往往可以忽略。(3)電弧爐設備及氣體光電源設備3.1電弧爐在熔煉金屬過程中的非線性影響將產(chǎn)生大量的諧波。3.2氣體電光源包括熒光燈、鹵化燈、霓虹燈等。根據(jù)這類氣體放電光源的伏安特性，其非線性特性十分嚴重，同時含有負的伏安特性。而氣體燈具工作時要與電感性鎮(zhèn)流器相串聯(lián)，并使其綜合伏安特性不再為負才能正常工作。由于鎮(zhèn)流器的非線性相當嚴重，其中三次諧波含量在20%以上，其特性為對稱函數(shù)，只含有奇次諧波，所以氣體電光源設備屬于電流源型諧波源。七、產(chǎn)生不同諧波量分布的行業(yè)有哪些?圖2-3所提供的不同行業(yè)產(chǎn)生不同諧波量的分布情況，是日本電氣學會公布的統(tǒng)計結(jié)果。八、根據(jù)產(chǎn)生諧波的規(guī)律應包括幾種諧波源?(1)穩(wěn)態(tài)諧波源穩(wěn)態(tài)諧波源的特點是當系統(tǒng)網(wǎng)絡中的感性和容性負荷不變時注入網(wǎng)絡中的諧波電流的諧波幅值也不變。穩(wěn)態(tài)諧波源包括系統(tǒng)網(wǎng)絡中的發(fā)電機、變壓器、電動機、整流設備等。(2)暫態(tài)諧波源暫態(tài)皆波源的特點是網(wǎng)絡穩(wěn)態(tài)運行時不會向系統(tǒng)注入高次諧波，僅在過度過程中產(chǎn)生暫態(tài)性諧波電流，持續(xù)時間在數(shù)毫秒到幾十毫秒之間。暫態(tài)諧波源包括變壓器空載投運時勵磁涌流中的諧波電流、電容器合閘涌流中(2、3、4次)的諧波電流等，這種諧波電流往往會引起系統(tǒng)諧振和產(chǎn)生過電壓。(3)動態(tài)諧波源動態(tài)諧波源的特點是諧波隨負荷的變化而劇烈變化。動態(tài)諧波源包括大容量的沖擊負荷、電弧爐的啟動、電氣機車的換流設備等。(4)間諧波源間諧波源的特點是放大電壓閃變和音頻干擾，影