基本概念
供電系統諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解,除了得到與電網基波頻率相同的分量,還得到一系列大于電網基波頻率的分量,這部分電量稱為諧波。
諧波頻率與基波頻率的比值稱之為諧波次數。
頻率為基波頻率奇數倍的諧波,被稱為“奇次諧波”,如3、5、7次諧波;頻率為基波頻率偶數倍的諧波,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。在平衡的三相系統中,由于對稱關系,偶次諧波已經被消除了,只有奇次諧波存在。
諧波含量,從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。
諧波含有率,周期性交流量中含有第h次諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之比(百分比表示)。
總諧波畸變率,周期性交流量中的諧波含量的方均根值與其基波分量的方均根值之比(百分比表示)。
諧波存在領域
◆ 現代工業高速發展 ◆ 大量使用現代工業設備
石油化工工業 頻調速裝置
汽車制造工業 直流傳動設備
鋼鐵工業 電焊機
半導體電子工業 中頻設備
通訊行業 大功率可控硅
造紙輕工工業 電子整流設備
煙草工業 UPS系統電腦設備
◆ 商業化辦公樓宇 新型熒光燈具
◆ 體育場、展覽館 電解設備
諧波危害
1)供用電系統中的諧波危害主要表現在以下幾個方面:
供電設備在高頻分量作用下,集膚效應增大,渦流、磁滯等影響增加,引起異常過熱,損耗大為增加。諧波成分使電流和電壓波形發生畸變,而波形過零點的畸變直接對測控元件或設備產生干擾和誤動。
2)諧波影響的主要設備:
變壓器、旋轉電機:
鐵芯磁感應環流增加,大大加大電氣設備發熱損耗增加功耗;加速絕緣老化,影響設備壽命。
電線電纜:
集膚效應增大,發熱損耗增加;加速絕緣老化,影響壽命。
電力電容器組:
諧波電壓會加速電容器的老化,使電容器的損耗系數增大,附加損耗增加,從而容易發生故障和縮短電容器的壽命,另一方面,諧振回路的諧振頻率接近于某次諧波頻率時,使諧波電流放大,甚至產生諧振。
供用電設備:
旋轉電機轉速不穩,供用電設備機械振動加大,甚至發生諧振。
測控元件或設備:
受諧波干擾而出錯或誤動。如負荷開關誤跳,產生測控設備失控或不穩定。
參考標準
GB/T14594-1993《電能質量公用電網諧波》相電壓的限值見下表:
電網標稱電壓kV | 電壓總諧波畸變率% | >各次諧波電壓含有率 | |
奇次 | 偶次 | ||
0.38 | 5.0 | 4.0 | 2.0 |
6(10) | 4.0 | 3.2 | 1.6 |
35(66) | 3.0 | 2.4 | 1.2 |
110 | 2.0 | 1.6 | 0.8 |
注入公共連接點的諧波電流允許值見下表(部分節選):
標準 電壓 kV |
基準短路 容量 MVA |
諧波次數及諧波電流允許值(A) | |||||||||||
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||
0.38 | 10 | 78 | 62 | 39 | 62 | 26 | 44 | 19 | 21 | 16 | 28 | 13 | 24 |
6 | 100 | 43 | 34 | 21 | 34 | 14 | 24 | 11 | 11 | 8.5 | 16 | 7.1 | 13 |
10 | 100 | 26 | 20 | 13 | 20 | 8.5 | 15 | 6.4 | 6.8 | 5.1 | 9.3 | 4.3 | 7.9 |
35 | 250 | 15 | 12 | 7.7 | 12 | 5.1 | 8.8 | 3.8 | 4.1 | 3.1 | 5.6 | 2.6 | 4.7 |
66 | 500 | 16 | 13 | 8.1 | 13 | 5.4 | 9.3 | 4.1 | 4.3 | 3.3 | 5.9 | 2.7 | 5.0 |
110 | 750 | 12 | 9.6 | 6.0 | 9.6 | 4.0 | 6.8 | 3.0 | 3.2 | 2.4 | 4.3 | 2.0 | 3.7 |
裝置工作原理
通過外部電流互感器CT實時采集負荷電流信號,由內部監測電流分離出其中的諧波電流部分,然后通過IGBT變流輸出與系統諧波大小相等相位相反的補償電流,實現濾除諧波功能。
使用環境條件:
◆ 環境溫度:-25℃~55℃
◆ 相對濕度:﹤85%(25℃時)在不同溫度和濕度條件下,應注意防止設備運行時凝露;
◆ 周圍介質無爆炸及易燃、易爆危險,無腐蝕性氣體,無導電塵埃;
◆ 海拔高度不超過2000m
◆ 安裝地點無劇烈振動及顛簸,安裝傾斜度不大于5%。
優 點:
◆ 響應速度快:采用了先進算法,響應速度小于100μS;
◆ 消諧效果明顯:HL-APF有源電力濾波裝置治理后諧波含量小于5%;
◆ 可靠性高:保護功能齊全,確保系統或設備異常時安全運行;
◆ 采用模塊化設計,維護方便,散熱性能良好;
◆ 配置靈活,能夠滿足不同客戶需求;
◆ 可同時濾除3—31次諧波。