【文章內(nèi)容簡介】 電網(wǎng)公共連接點的全部用戶向該點注入的諧波電流分量(方均根值)。 電力系統(tǒng)各元件等值電路的諧波參數(shù)諧波研究的目的在于計算母線諧波電壓，支路諧波電流，電壓和電流總諧波畸變率，以及找出諧振條件。當進行諧波研究時，正確地對系統(tǒng)元件進行建模以保證準確和可靠的諧波結果，這一點是非常重要的。具有電阻R和電抗的感性元件在基頻下的阻抗可以表示為 ()一般情況下，在存在諧波時，元件阻抗變?yōu)? ()其中，n為諧波次數(shù)。另一方面，在基頻下，容性元件的電抗為 ()在諧波存在時，其電抗值為 ()但是實上力系統(tǒng)個非常復雜的系統(tǒng)它包括平衡的輸電線電纜，動態(tài)負荷，線性元件、電力電子設備和非線性元件如電弧爐，熒光燈和飽和變壓器的磁芯。一般的諧波分析的建模是非常困難的，影響系統(tǒng)頻率響應特性的參數(shù)很多。然而，確定影響頻率響應的最重要的系統(tǒng)特性是很有價值的。 發(fā)電機合格的發(fā)電機，其電勢可認為是純正弦的，即不含有高次諧波，因而發(fā)電機電勢只存在與基波網(wǎng)絡。在高次諧波網(wǎng)絡里，發(fā)電機電勢(諧波電勢)為零，其等值電路為由發(fā)電機端點經(jīng)諧波電抗直接與中性點(地)相連。零序電流一般不會進入發(fā)電機，當它進入發(fā)電機時在定子中產(chǎn)生的三相合成磁通為零，因而發(fā)電機的高次諧波零序電抗等于基波時的零序電抗與該次諧波次數(shù)n倍的乘積。正、負序高次諧波電流進入發(fā)電機時，在定子中產(chǎn)生以n倍同步速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，它與轉(zhuǎn)子作()倍同步速的相對運動。這時發(fā)電機的諧波電抗，可近似等于基波時的負序電抗與該次諧波次數(shù)n的乘積。 發(fā)電機等值電路因此發(fā)電機的諧波電抗可表示為 ()式中，為基波時發(fā)電機的零序或負序電抗，由該次諧波的序特性決定。在基波計算時，通常均按發(fā)電機阻抗為純電抗計算。在諧波計算中，一般沒有有功負荷或只有很小的數(shù)值。有功功率只是網(wǎng)絡里各元件的損耗，因此往往需將各元件的損耗按電阻形式估計。對發(fā)電機可按其阻抗角為估計。如果這是個等值發(fā)電機，即它是包含有線路、變壓器及負荷等元件的綜合等值發(fā)電機，可按其阻抗角為估計。 變壓器變壓器的激磁支路由于鐵芯的存在，是非線性的，其非線性的程度隨外施電壓而變。電壓愈高，鐵芯愈接近飽和，其非線性程度愈大。變壓器是電力系統(tǒng)的諧波源之一，在諧波潮流計算中，可以將它看作單獨的諧波源。在較粗略計算時也可忽略它的作用。在高次諧波作用下，變壓器繞組間及繞組中匝間的電容將起作用，但在所考慮諧波次數(shù)不太高時，可忽略不計，因而其等值電路為一連接原副邊節(jié)點的阻抗支路。 變壓器等值電路其阻抗值由繞組電阻和漏抗所組成。漏抗值可近似認為是常數(shù)。從而其電抗值是相應基波電抗與諧波次數(shù)的乘積，即 ()式中，——變壓器在基波時的相應序電抗，由該次諧波的序特性確定顯然，當高次諧波具有零序特性時，其電抗即是零序電抗，它與變壓器的接線方式有關，即此支路可能是聯(lián)系變壓器兩側的支路，也可能是連接其中一側與中線(地)支路，而與另一側無關。 在高次諧波作用下，繞組內(nèi)的集膚效應和鄰近效應都變的顯著，電阻值要增大。它大致與諧波次數(shù)的平方根成正比。因而變壓器諧波阻抗可表示為 ()式中，——為基波時變壓器的繞組電阻當略去變壓器的電阻時，變壓器等值電路就是一個純電阻。 輸電線路輸電線路是具有均勻分布參數(shù)的的電路，經(jīng)過完全換位的輸電線路可看作是三相對稱的。在潮流計算中，通常以集中參數(shù)的型電路表示。 輸電線路等值電路作基波（n=1）計算時，等值電路參數(shù)為分布參數(shù)的簡單集中。若以、及分別表示線路單位長度的基波電阻、電抗和電納（電導一般略去），且此線路長度為l（KM）時，則基波等值電路參數(shù)為 () ()當線路較長時(架空線路大于300km，電纜線路大于100km)，應將此參數(shù)乘以修正系數(shù)，或增加等值型電路的個數(shù)，即不使每個型電路所代表的線路過長。在高次諧波下，輸電線路的分布參數(shù)特性較明顯。為此，計算中以雙曲線函數(shù)計算輸電線路等值電路參數(shù)較好。此時有 () ()式中，和——分別為對應該次諧波時線路的波阻抗和傳播常數(shù)。和可由下式計算 () ()式中，和——分別為該次諧波時輸電線路單位長度的阻抗和導納。輸電線路的電容和電感值可認為是不隨所加的交流電頻率而變的常量。正常運行時，線路的電導可以忽略，因而線路單位長度導納可表示為 ()式中，——基波時的線路單位長度電納值。 輸電線路的電阻因集膚效應將隨諧波次數(shù)增加而增大，對通常應用的導線規(guī)格，電阻的變化情況可用如下近似公式表示 ()式中，和——分別為諧波和基波時單位長度線路電阻值。這樣，線路單位長度阻抗可表示為 ()式中，——基波時線路單位長度電抗值[4]。 諧波測量(1) 諧波測量器的形式 諧波測量器的形式形式原理特點失真度計式抑制基波得到總諧波有效值，指示后者與基波有效值之比測總諧波幅值度并可連續(xù)記錄外差選頻式用外差原理分別選測某次諧波不能同時測各次諧波分量帶通選頻式采用多個窄帶濾波器逐次選出各次諧波分量多次諧波分量可連續(xù)測量或記錄采樣數(shù)字式對待測號采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換并離散化，然后用計算機處理可打印出各次諧波的幅值和相位(2) 測諧波電流的原理方框圖 測量諧波電流的原理性方框圖，來自電流互感器副的電流i經(jīng)輸入電路1轉(zhuǎn)換為與i成比例的電壓，由方框5選出基波電流分量經(jīng)檢波器6在顯示器7上展示出的幅值。另一通經(jīng)基波抑制電路2，量程選擇電路3，將諧波分量縮小或放大，再經(jīng)選頻電路4將各高次諧波單獨分離出來，同樣，也通過檢波器6在顯示7上展示出它的幅值。(3) 諧波電壓測量的方框圖，由電壓互感器取來的畸變變電壓，經(jīng)輸入電路1輸入，其后，一路經(jīng)電路5分離出基波分量；另一路通過基波抑制電路2和量程選擇電路3及諧波選擇電路4將各次諧波分量單獨分離出來，兩路各設一個精密檢波器6。8是除法器，用它可求出各次諧波對基波的比值，7是顯示器，10是一種諧波報警器的裝置，當某次諧波含量超過預置限度時，發(fā)出信號警告工作人員，其原理為：將畸變電壓經(jīng)雙T無源濾波器使基波至少衰減40dB、后面是隔離級，它對100~1250HZ（相當于2次到25次諧波）具有水平的增益特性，總輸出經(jīng)整流后所得的直流電壓與諧波畸變的平均值成正比例。然后驅(qū)動一個100μA的電流表使其滿刻度對相應與報警值(例如3~5%)、諧波總量達到次值時給出警號，并有一電子鎖定電路將電表指針固定在滿標處，等待手動復位。整流電路的時間常數(shù)約為1s，如此可避免短時失常所引起的誤動作[5]。 諧波電壓表方框圖 輸電線路諧波諧振頻率分析方法輸電線路由于存在分布的線路電感和對地電容，當系統(tǒng)參數(shù)滿足一定條件時，就可能引起線路諧振現(xiàn)象的發(fā)生，使得諧波電流以及諧波電流發(fā)生放大。 串聯(lián)諧振回路，當考慮電容上的電壓以及電感中的電流在電壓源e(t)的作用下所產(chǎn)生的變化情況時，我們可以列寫出下面的方程 () 或 ()上述兩式也可寫成 () ()以上兩式是以和為變量的一階微分聯(lián)立方程組，(t)的情況，即可完全確定電路的全部行為。這樣描述系統(tǒng)的方法稱為狀態(tài)變量分析法，其中和稱為串聯(lián)諧振電路的狀態(tài)變量。 諧波的限制措施限制電力系統(tǒng)的諧波，應對諧波源本身或在其附近采取適當?shù)募夹g措施。由于諧波源主要為電流源，因此要根據(jù)諧波國家標準的規(guī)定，限制諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流，把電力系統(tǒng)的諧波電壓抑制在允許范圍內(nèi)，以保證電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行。其主要方法有以下兩個：(1) 對諧波源本身進行改造，減少其諧波含量這只適合于作為主要諧波源的電力電子裝置。比如：增加換流裝置的脈波數(shù)，可以減少特征諧波的組成成分并提高最低次特征諧波的次數(shù)，從而使諧波含量減少。但是，高脈波數(shù)的換流裝置一般只在容量較小的用電設備中使用，這是因為，如果采用較高的脈波數(shù)，則為了得到相應的換相電壓，換流變壓器的結構和接線將非常復雜，對于高電壓、大容量的換流裝置來說，不但增加了設備制造的困難而且增大了投資，通常是不經(jīng)濟的。