什么是谐波?怎么产生的

核心提示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,通常称为高次谐波,而基波是指其频率与工频(50Hz)相同的分量。高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”,亟待采取对策。电网谐波主要由发电设

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,通常称为高次谐波,而基波是指其频率与工频(50Hz)相同的分量。高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”,亟待采取对策。

电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。

1.电源端产生的谐波

发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,由于制作工艺影响,其铁心也很难做到绝对的均匀一致,加上发电机的稳定性等其他一些原因,会产生一些谐波,但一般来说相对较少。

2.输配电过程产生的谐波

电力变压器是输配电过程中主要的谐波来源,由于变压器的设计需要考虑经济性,其铁心的磁化曲线处于非线性的饱和状态,使得工作时的磁化电流为尖顶型的波形,因而产生奇次谐波。

较高的变压器铁心饱和程度使得其工作点偏离了线性曲线,产生了较大的谐波电流,其奇次谐波电流的比例可以达到变压器额定电流的0.5%以上。

3.电力设备产生的谐波

(1)整流晶闸管设备。由于整流晶闸管广泛应用在开关电源、机电控制、充电装置等许多方面,给电网带来了相当多的谐波。据统计,由整流设备引起的谐波将近达到全部谐波的40%,是谐波的一个主要来源。

(2)变频设备。电动机、电梯、水泵、风机等机电设备中常用的变频设备,因为大部分是相位控制,其谐波成分比较复杂,除了整数次的谐波成分外,还含有一定分数次的谐波成分,变频设备的功率一般较大,其广泛应用对电网造成的谐波也越来越多。

(3)气体放电类电光源。气体放电类电光源如高压钠灯、高压汞灯、荧光灯以及金属卤化物灯等,其伏安特性的非线性相当严重,有的电光源还具有负伏安特性,这些都会给输电网带来奇次谐波成分。

(4)家用电器设备。在空调器、冰箱、洗衣机、电风扇等含有绕组的用电设备中,由于不平衡电流的变化也能使电源波形发生改变。另外,计算机、电视机、温控炊具、调光灯具等,因其具有一定的调压整流功能,也会产生高次的奇次谐波成分。

(5)其他用电设备。

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谐波的危害

(1)对旋转的发电机、电动机而言,由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁心中产生附加损耗,从而降低发电、输电及用电设备的效率。更为严重的是,谐波振荡容易使汽轮发电机产生振荡力矩,可能引起机械共振,造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳破坏。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

百度百科-谐波

无功补偿与谐波治理在电力系统的应用越来越广泛,凡是存在感性负载的地方都需要补偿,谐波治理么根据客户需要,电力局要求,不过一般在有电力电子设备使用的场所都存在较大的谐波。

无功补偿就是,电网在感性负载运行过程中需向感性负荷设备提供相应的无功功率。在电网中安装无功补偿设备以后,可以提供感性电抗所消耗的无功功率,减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率,由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。

通过对市场的常用用电器的谐波状况的测试,我们了解到目前我国内工业企业的谐波污染十分严重,尤其是早些年为了节能,引入的变频电源和直流用电器的投入,其5次、7次、11次谐波电流的含量分别占基波的20%、11%、6%,这对于小功率的用户而言,还不怎样,但对于大功率的用户来说,危害就很大了,对于中频炉用户,它用常规的无功补偿就无法进行,有的用户用常规的电容器无功补偿,无法投入电容器,有的即便投入了,也对5次谐波电流放大了1.8~3.8倍以上,使得电动机、变压器等用电器的铜损、铁损大大地增加,缩短了设备的使用寿命,多交了电费。

4、中频炉谐波治理的原理是……?关键词:中频炉谐波治理

中频炉谐波治理由于是工频电源经整流逆变为中频,工作过程中对电网产生大量具有危害性的高次谐波,是电网负载中最大谐波源之一。

中频炉谐波会严重影响电网的安全运行,例如谐波电流在变压器中,产生附加高频涡流铁损,使变压器过热,降低了变压器的输出容量,使变压器的噪声增大,严重影响变压器的寿命;谐波电流的趋附效应使导线等截面变小,增加线路的损耗;谐波电压影响电网上其它各种电气设备不能正常工作,导致自动控制装置产生误动作,仪表计量不准确;谐波电压电流对附近的通讯设备正常运行产生干扰;谐波产生的暂时过电压和瞬态过电压使设备绝缘破坏,引发三相短路,烧毁变压器;谐波电压电流会引起公共电网中局部产生并联谐振和串联谐振,造成严重事故。在逆变过程中,首先由直流得到的是方波电源,方波相当于含有大量高次谐波的正弦波的叠加。虽然后级电路要进行滤波,但高次谐波并不能完全被滤除干净,所以中频炉谐波治理是必须要做的。

 
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