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谐波治理的意义—保定北电电气帮你分析

 一、谐波治理简述:

    电能质量的好坏,直接影响到工业产品的质量,评价电能质量有三方面标准。首先是电压方面,它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等;其次是频率波动;最后是电压的波形质量,即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率,也就是谐波所占的比重。澳门新葡萄娱乐官网下载国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。

    随着科学技术的发展,随着工业生产水平和人民生活水平的提高,非线性用电设备在电网中大量投运,造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗,而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行,造成了这些装置的误动与拒动,直接威胁电网的安全运行。举个常见的例子来说,电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行,的确比常用的白炽灯好,不仅亮度高又省电,而且使用寿命也长。但是相反,在大量投运节能灯后,就会发现节能灯的损坏率大大提高。这是由于节能灯是非线性负荷,它产生较大的谐波污染了这一片电网,造成三相负荷基本平衡情况下,中心线电流居高不下,线电压与相电压之比比1要小得多,造成了该片电网供电质量下降,用电设备发热增加,电网线损增加,使得该区的配变发热严重,严重影响其使用寿命。因此澳门新葡萄娱乐官网下载对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理,使谐波分量不超过国家标准。

 二、谐波治理作用及意义:
    节约能源是当今社会最大的话题,谐波治理的作用体现在哪里?请看以下谐波对各类用电设备的影响:

    1.谐波对变压器的影响
  由于谐波造成的变压器铁芯中的磁通量的减少和变压器绕组中导线的集肤效应加大,也就是最通常的铁损、铜损增加,必然造成变压器工作温度上升,形成恶性循环,降低效率。一般来说,谐波容易造成星形变压器产生谐振现象,对三角形变压器在绕组中形成环流而过热。

  2.谐波对供电线路的影响
  由于用户系统中导线阻抗的频率特性,导线的电阻会随着频率的升高而增加,又由于导线中集肤效应的作用,谐波会使得用户自身供电系统中导线的附加损耗增加。尤其值得注意的是这类谐波还会使三相供电系统中的中性线的电流增大,导致中性线过载而引发故障。且大大浪费了电能,无谓的多交电费。

  3.谐波对电动机的影响
   由于集肤效应、磁滞、涡流等现象将随着谐波次数增高而使得各类旋转电机的铁芯和绕组中产生的附加损耗增加。在一般的工业用户中,各类电动机负载往往要占整个负载的 70% — 80% 。由此可见,谐波对一般工业用户会带来很大的不必要的电能损耗。此外,谐波造成的电机转子的脉冲转矩也将使电机的转轴产生扭曲振动,使设备疲劳过度而损坏。 

  4.谐波对电力电容器的影响
  电容器对于高次谐波呈现低阻抗,从而在高次谐波的影响下很容易击穿。有的电容器和系统电路中的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近某次谐波分量的频率时,就会使得谐波电流放大,引起电容器过热,过电压而不能正常工作,或加速电容器老化,缩短寿命。

  5.谐波对通信系统的影响
  通信系统的换流设备和 UPS 设备本身是很严重的谐波源。这类设备产生的谐波频率一般在3-10KHz之间,该频段的谐波必然会干扰载波通信的正常工作,由此产生的干扰电压将会严重影响通信线路的通信质量,甚至于在某些情况下还会造成通信线路的中断等严重后果。

  6.谐波对PLC等微电脑控制设备的影响
  绝大部分的数控类设备都通过一系列的交直流电机,通过变频调速来控制的。在此过程中谐波的瞬时脉冲会引起控制元件的误动作,引发莫明故障,尤其是由于数控设备中的控制用芯片中的电容受到谐波的影响,很容易老化甚至短路,造成设备不能工作,使生产过程中断。另外在精密加工设备的各类继电器的接触点上,在谐波的作用下很容易形成一个氧化碳膜层,既增加了接触点的阻抗又大大降下低了控制器的灵敏度。总之,谐波电流引起电压波型的畸变,对PLC、微电脑等精密高档程序控制设备的影响很大,特别是在自动化生产或流水线的场合,最终直接影响产品品质。

  7、对低压开关设备的影响
    谐波的存在,使附加电流增大,导致保护器件因过流量大而容易烧坏。

    8.谐波对蓄电池充电设备的影响
   无论是UPS中的蓄电池还是汽车、地铁、电动车甚至小到手机中的蓄电池,有一个普遍现象就是使用一段时间后蓄电池的蓄电量会大大低于原出厂标定值。其实,原因就是在蓄电池的充电过程中电源中由于整流、换流等非线性的原理,使谐波的含量很高,不但使各类蓄电池的极板表面严重氧化而充电不足,导致蓄电池蓄电量下降,而且使充电过程中的电能的浪费达到惊人的程度。

    9.谐波对企业电力测量准确性的影响
    目前国内采用的电力测量仪表都是在工频(50Hz)正弦波的情况下设计使用的。当存在谐波时,由于频率和波型都发生极大的变化,将产生计量混乱,测量不准确。

 三、结论:  

    谐波治理工作是一项节能环保的有益的工作。单纯无功补偿用的电容器组对谐波治理和抑制无能为力。并且,由于谐波的存在,设备电感与无功补偿用的电容器组发生并联谐振,及外系统感抗与无功补偿用的电容器发生串联谐振,使得谐波进一步放大,从而使得电压和电流畸变更加严重。电气线路的集肤效应,导致电缆、电线发热,绝缘材料加速老化。 消除电力电子装置谐波污染的工作,可称之为当今技术应用的“绿色工程”。抑制甚至消除谐波,才能真正地实现节约电能、减少损耗,降低成本;提高效率、稳定生产、优化质量。


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