【正文】 這種情況下不同諧波電能的流向，可能有流入負荷的，也有倒流回電網(wǎng)的，應 根據(jù)具體情況進行分析。該用戶不但是電網(wǎng)的污染源，還要少交電費，這對供電部門和其它用戶是不公平的。 (2)正弦波電源供非線性負荷。 使用這種 電度表計量電能時，將遇到以下幾種情況： (1)畸變波電源供線性負荷。 通常， 1K ≈ 1， nk ＜ 1，電力諧波的次數(shù)越高，幅值越小， nk 越小，在轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也越小。 1K — 基波的轉(zhuǎn)矩系數(shù) 1P — 基波功率 。它是按工頻 (基波 50Hz)純正弦交流額定工況設(shè)計制造的。例如再相差保護中短路時產(chǎn)生的直流分量與高次諧波分量疊加的結(jié)果，使半波比相器有輸出，從而導致保護誤動。對于積分式比相器，各半波積分比相器比較的分別是正半周或負半周極性相同的時間。按相位比較原理構(gòu)成的繼電器，被比較的兩個交流電量可用積分比相器或微分比相器來實現(xiàn)。 ④ 諧波對靜態(tài)型繼電器的影響 靜態(tài)保護所采用的繼電器包括通稱的靜態(tài)繼電器和固態(tài)繼電器，主要由無機械運動的電子器件構(gòu)成。主要是因為在電流回路通入含有諧波分量電流時，環(huán)形整流比相器輸出的交流分量增大，從而造成繼電器動作特性損壞不光滑。當電流回路中含有諧波分量時，其動作特性不在是一個圓，而是呈現(xiàn)未一個不規(guī)則的封閉曲線由許多凹凸不平點。諧波電流分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩可正可負，因而繼電器可能產(chǎn)生誤動也可能產(chǎn)生拒動，其后果由各同次頻率諧波間的相位差以及諧波分量的有效值確定。經(jīng) 驗證，隨著輸入電流的頻率由50Hz 增加到 250Hz 時，繼電器的起動靈敏度將降低，這是由于畸變電流中諧波分量在繼電器磁盤上產(chǎn)生了附加轉(zhuǎn)矩所致。 ② 諧波對感應型繼電器的影響 感應型繼電器的可動部分慣性較大，動作速度慢，諧波轉(zhuǎn)拒對其影響并不嚴重。這時，雖然其基波電流尚未達到繼電器的起動值，但各次諧波綜合的有效值已超過整定值，使電磁型繼電器起動。雖然，電磁型繼電器動作速度慢，定值容許誤差較大，在諧波含量小于 10%時可認為諧波影響不是主要問題，然而在某些情況下，諧波的含量會大大超過這一允許值。實驗證明，該型繼電器線圈無論通入基波還是通入 2～ 7 次單頻諧波，只要有效值相同，繼電器都會動作。 I — 流入線圈的電流有效值 2W — 線圈匝數(shù) 。 常規(guī)的電磁型電流繼電器的電磁動作 轉(zhuǎn)矩為： 22 2 221 1 2 32p p p pmIWM F L K L K L K I L K IR?? ? ? ? ? 式中 F — 電磁力 。對于當前推廣使用的微機保護來說，由于廣泛采用先進的數(shù)字濾波電路和數(shù)值算法，得到的波形基本上是濾去各主要高次諧波的正弦波，可以認為諧波不能對其動作特性構(gòu)成影響。 ? 對繼電保護裝置的影響 諧波對繼電保護的影 響主要表現(xiàn)為使繼電器動作特性畸變或效果降低，其后果常是保護裝置的拒動或誤動，并且由于不同類型繼電器的設(shè)計和工作原理不用，諧波的影響程度也不盡相同。 cS — 電容器容量 蘭州吉利汽車工業(yè)有限公司 電能質(zhì)量問題分析及治理方案 30 在電容器的作用下，諧波電流可以被放大 2～ 5 倍，而在諧振時可達 30 倍以上。 2t Ln c t cS SffS Z S?? 式中 tS — 變壓器容量 。 因在高頻電路中電容阻抗較小故可略去負荷電阻。 當同一母線上接有電容器和諧波源時，設(shè)電源為純感性的，當下式成立時就會發(fā)生并聯(lián)諧振。 ? 對無功補償電容器的影響 電力諧波和電容器之間的作用是相互的，它不僅在電容器中產(chǎn)生額外的電力損耗，而且可能與電容器一起產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振。除非在設(shè)計時另有考慮，這一額外的環(huán)流可能使繞組電流超過 額定值。 對于供給不對稱負荷的變壓器，還有一個重要問題應當考慮到，即如果負荷電流蘭州吉利汽車工業(yè)有限公司 電能質(zhì)量問題分析及治理方案 29 中含有直流分量，則它將使變壓器磁路的飽和度提高，從而使交流勵磁電流的諧波分量大大增加。 對于普通變壓器，特別重要的影響是 3 次及其倍數(shù)次零序諧波，這些諧波在三角形連接的繞組中形成換流。對帶有非對稱性負荷的變壓器而言，若負荷電流含有直流分量，引起變壓器磁路飽和，會大大增加勵磁電流的諧波分量，它的幅值幾乎與直流電流成正比，對于較低次的諧波，這種線性關(guān)系更為明顯。 假設(shè)溫度為 1T 時的老化壽命為 1? ， 2T 時的老化壽命為 2? ，則對于丁苯橡膠： 12125346 ( )2110 TTTT?? ??? 對于阻燃電纜： 12125309 ( )2110 TTTT?? ??? 對于聚氯乙烯電纜： 蘭州吉利汽車工業(yè)有限公司 電能質(zhì)量問題分析及治理方案 28 12125807 ( )2110 TTTT?? ??? 假設(shè)溫度為 500時三種材料的老化壽命都為 20 年，那么每升高 10，電纜的壽命如下表 ，表中的數(shù)據(jù)表示老化壽命，單位為年： 溫度 材料 500 510 520 530 550 550 560 570 580 590 丁苯橡膠 阻燃電纜 聚氯乙烯電纜 表 A 電纜溫度與老化壽命對應表 由表中的數(shù)據(jù)可以 看出，三種材料的電纜，隨著溫度的升高，老化壽命急劇下降，當平均溫度升高 100后，老化壽命僅為正常工作溫度下壽命的 1/4。 K1)。 b － ( E/R)是與活化能 E 有關(guān)的常數(shù) ,R 是氣體常數(shù) ( J 在化學反應動力學中 ,由反應速率方程及 Amhenius 方程 ,可知高分子材料的熱老化方程為： lg a bT? ?? 式中 : ? 、 T －分別表示材料的壽命 (h)和老化溫度 (K)。溫度升高會加速電纜線的老化，減短電纜的壽命，嚴重情況可能會致使相線與中線火地之間發(fā)生短路引發(fā)火災，甚至發(fā)生爆炸事故。 從式中可以看出，對于具體的電線電纜來說，如果假定兩種情況下流過電流的有效值相同，那么穩(wěn)定溫升的差異只取決于電阻的大小。 線路損耗的增加必然導致線路溫度的升高，導線外面包有絕緣層和保護層，溫度的分析較為復雜，這里通過分析裸導體實現(xiàn)導 線溫度的定性判斷。但是當諧波畸變率高時，高頻信號的影響就必須考慮了。電流的大小主要由負載情況決定，電阻則受電流頻率、導體材質(zhì)和尺寸的影響。 acR 是導體的交流電阻，用下式表示： (1 )ac c dc se pe dcR k R k k R? ? ? ? 式中： ck －交流電阻和直流電阻的比值，也叫附加損耗系數(shù)； sek －集膚效應引起的電阻增大系數(shù)； pek －鄰近效應引起的電阻增大系數(shù)； dcR －導體的直流電阻。 電流流過導體，其熱效應會 引起導體發(fā)熱，其大小由下面的公式?jīng)Q定： 2 acP I R? I 為線路電流的有效值，用下式表示： 2 2 2 2 21 2 3 1 1nI I I I I I TH D i? ? ? ? ? ? ?… 式中： THDi －諧波電流的畸變率； 2I 、 3I 、… nI － 3… n 諧波電流有效值； 1I －基波電流。 以上兩種現(xiàn)象都會使線路或設(shè)備產(chǎn)生更多的附加發(fā)熱，從而影響絕緣壽命。電流頻率愈高，導體靠得愈近，鄰近效應愈顯著。電流頻率越高，導體的電導率和磁導率越大，趨膚厚度就越小，這時只要導體的截面積稍大，集膚效應就會相當嚴重，使導體的電阻增大。 諧波電流流過導體表面時會產(chǎn)生集膚效應和鄰近效應。這一影響增大了局部放電、介損和溫升，縮短了電纜的使用壽命，增加了事故次數(shù)。較大的高次諧波電流 (幾十安培以上 )能顯著地延緩潛供電流的熄滅，導致單相重合閘失敗或不能采用較小的自動重合閘時間，不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運行。因此，在輸電線路的設(shè)計中要適當考慮這一影響，以降低事故的可能性。 ? 治理效果 ： T5 投入濾波器前 投入濾波器后 電流波形 T6 投入濾波器前 投入濾波器后 蘭州吉利汽車工業(yè)有限公司 電能質(zhì)量問題分析及治理方案 18 電流波形 11 公司 主要業(yè)績 業(yè)主 產(chǎn)品規(guī)格 投運日期 備注 中科院蘭州 近代物理研究所 SPA3100/380 2021年 10月 有源電力濾波器 中電科技集團 14所 SPA3100/380 2021年 10月 有源電力濾波器 航天科技集團 43所 SPA3100/380 2021年 5月 有源電力濾波器 河南省電力中試所 SPA310/10 SPF20210/10 2021年 3月 高壓混合濾波器 長慶油田 SPV450/380 2021年 10月 有源電力濾波器 寶雞石油機械總廠 SPV4100/380 SPV450/380 2021年 10月 有源電力濾波器 大慶油田 SPV4100/380 SPV450/380 2021年 1月 有源電力濾波器 大港油田 SPV4100/380 2021年 4月 有源電力濾波器 天津瑞靈電控設(shè)備公司 SPV450/380 2021年 11月 有源電 力濾波器 云南（紅河）卷煙廠 SPA4100/380 SPA3100/380 2021年 12月 有源電力濾波器 蘭州吉利汽車工業(yè)有限公司 電能質(zhì)量問題分析及治理方案 19 SPA330/380 鞍山中油 天寶鋼管有限公司 SPA3100/380 SPF900/ 2021年 1月 混合濾波器 寧波（大紅鷹）卷煙廠 SPA3100/380 SPA350/380 2021年 1月 有源電力濾波器 河南許昌卷煙總廠 SPA3100/380 SPA350/380 SPA330/380 2021年 5月 有源電力濾波器 華北制藥集團有限公司（石家莊 ） SPA330/380 SPC200/ 2021年 9月 混合濾波器 北京高牌店污水處理廠 SPA350/380 2021年 9月 有源電力濾波器 江蘇泰州市電力局 SPA330/380 2021年 10月 有源電力濾波器 河南南陽卷煙廠 SPA3100