電力系統(tǒng)諧波及其抑制技術(shù)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2025-02-03 22:38本頁(yè)面
【正文】 優(yōu)良的電能 質(zhì)量保證電網(wǎng)和廣大用戶的電氣設(shè)備和用電設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電能的需求量日益增加，同時(shí)對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。在電力系統(tǒng)的發(fā)展早期，電力負(fù)荷的組成比較簡(jiǎn)單，主要由同步電動(dòng)機(jī)、 異步電動(dòng)機(jī)和各種照明設(shè)備等線性負(fù)荷組成，衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)主要有：頻率偏移和 電壓偏移兩種。 電力系統(tǒng)中的正弦電流由電網(wǎng)從發(fā)電廠、輸配電線路和變壓器傳送，作用于非線性元件時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不同于工頻的其它頻率的正弦電壓或電流，這些不同于工頻頻率的正弦電壓或電流，稱為電力諧波。 諧波實(shí)際上就是一種干擾盆，使電網(wǎng)受到“污染”。當(dāng)電流流經(jīng)非線性負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。這些設(shè)備與電力系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系時(shí)，都能使電力系統(tǒng)的 基波產(chǎn)生畸變。 以下以橋式全控整流電路為例介紹諧波的產(chǎn)生。 各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。 以 a =30176。此時(shí)，電流為正負(fù)半周各 120176。時(shí)的波形 由變壓器二次側(cè)電流諧波分析可知，電流基波和各次諧波有效值分別為： 電流中僅含 6k177。 各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。 tu d1?? = 30 176。Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ（ ） ?????????????,3,2,1,16,66dd1kknInIIIn ?? 諧波 的危害 對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電力諧波的危害主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面： 1： 增加輸、供和用電設(shè)備的額外附加損耗，使設(shè)備的溫度過(guò)熱，降低設(shè)備的利用率和經(jīng)濟(jì)效益。 2： 增加輸電線路的功耗。當(dāng)注入電網(wǎng)的諧波頻率位于在網(wǎng)絡(luò)諧振點(diǎn)附近的諧振區(qū)內(nèi)時(shí)，對(duì)輸電線路會(huì)造成絕緣擊穿。 3： 對(duì)變壓器的危害。特別是 3次及倍數(shù)次諧波對(duì)三角形連接的變壓器，會(huì)在其繞組中形成環(huán)流，使繞組過(guò)熱；對(duì)全星形連接的變壓器，當(dāng)繞組中性點(diǎn)接地，而該側(cè)電網(wǎng)中分布較大或者裝有中性點(diǎn)接地的并聯(lián)電容器時(shí)，可形成 3 次諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。含有電力諧波的電壓加在電容器兩端時(shí)，由于電容器對(duì)諧波阻抗很小，諧波電流疊加在電容器的基波上，使電容器電流變大，溫度升高，壽命縮短，引起電容 器過(guò)負(fù)荷甚至爆炸，同時(shí)諧波還可能與電容器一起在電網(wǎng)中造成諧波諧振，使故障加劇。電力諧波會(huì)使電視機(jī)、計(jì)算機(jī)的圖形畸變，并使機(jī)內(nèi)元件溫度出現(xiàn)過(guò)熱，使計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，嚴(yán)重甚至損害機(jī)器。使電動(dòng)機(jī)的力矩下降，造成電機(jī)的振動(dòng)而降低電機(jī)壽命。電力系統(tǒng)中的諧波使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變，從而降低電網(wǎng)電壓，浪費(fèi)電網(wǎng)的容量。由 于近年來(lái)工業(yè)發(fā)展迅猛， 主要集中在 加工、造紙、冶煉 行業(yè)，遍布分散的中小諧波源用戶較多，多數(shù)不采取任何治理措施直接接入電網(wǎng)，使得我市成為諧波污染 較 嚴(yán)重的地區(qū) . 諧波源主要集中在 貴溪市 及開(kāi)發(fā)區(qū)、工業(yè)園 區(qū)。 1993 年頻發(fā)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T145491993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》中規(guī)定，諧波含量（電壓或電流）是指從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。 諧波電壓含量 UH： U = 諧波電流含量 IH： I = 電壓總諧波畸變率 THDU： = x100% 電流總諧波畸變率 THDi： = x100% 110kV 變電所、 35kV 變電所的 10kV 母線電壓各次諧波含有率、電壓總諧波畸變率不應(yīng)超過(guò)公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值，公共連接點(diǎn)的全部用戶向該點(diǎn)注入的諧波電流分量（方均根值）不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的允許值。 經(jīng)過(guò)對(duì)全市 110kV 變電所、35kV 變電所的 10kV 母線進(jìn)行諧波測(cè)試， 10kV 母線電壓總諧波畸變率均超標(biāo) 。一方面由于電容器阻抗和頻率成反比的特性，諧波的存在會(huì)造成電容器電流值的急劇增大，引起電容開(kāi)關(guān)、熔絲等保護(hù)裝置經(jīng)常動(dòng)作，根本無(wú)法正常運(yùn)行。若構(gòu)成并聯(lián)諧振，嚴(yán)重 的諧波過(guò)電壓及過(guò)電流將導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞，危及系統(tǒng)安全。變壓器本身既是諧波源，又是傳送其他諧波源所產(chǎn)生諧波的中間環(huán)節(jié)，諧波電流的渦流損耗會(huì)引起變壓器的附加損耗和附加發(fā)熱，諧波電壓引起的附加損耗（鐵心的諧頻磁滯損耗和渦流損耗），會(huì)影響絕緣的局部放電和介損增大，受到較大的諧波電流或電壓時(shí)會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞（其中包括諧波過(guò)電壓使絕緣擊穿），諧波還會(huì)使變壓器噪聲增大。由于電纜的分布電容可使諧波放大，因此諧波對(duì)電纜有較大的影響，會(huì)造成介損和溫升的增大，使電纜的絕緣水平 下降及損壞率增高。諧波的嚴(yán)重超標(biāo)容易引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)和拒動(dòng)，使微機(jī)保護(hù)動(dòng)作頻繁。諧波功率和諧波電能是有害無(wú)益的，諧波在電力系統(tǒng)和用戶電氣設(shè)備上都要造成附加損耗，諧波功率本身可以說(shuō)完全是損耗，從而造成網(wǎng)損的增大。這種方法比較積極，能夠提高電網(wǎng)質(zhì)量，可大大節(jié)省因消除諧波影響而支出的費(fèi)用。1 ，則可知脈沖數(shù) p增加， n 也相應(yīng)增大，而 In≈I1 ／ n，故諧波電流將減少。如：整流相數(shù)為 6相時(shí)， 5次諧波電流為基波電流的 18． 5％， 7 次諧波電流為基波電流的 12％，如果將整流相數(shù)增加到 12 相，則 5 次諧波電流可下降到基波電流的 4． 5％， 7 次諧波電流下降到基波電流的3％。在 PWM 逆變器中，輸出波形是周期性的，且每半波和 1／ 4波都是對(duì)稱的，幅值為 177。假定 γ0 ＝ 0， γm＋ 1＝ π ／ 2，在（ 0， π ）內(nèi)開(kāi)關(guān)角 α ＝ 0， γ1 ， γ2 ， ?? ， γm ， π － γm ， ?? ，π － γ2 ， π － γ1 。 三相整流變壓器采用 Y－ d（ Y／ Δ ）或 D、 Y（ Δ ／ Y）的接線 這種接線可消除 3 的倍數(shù)次的高次諧波，這是抑制高次諧波的最基本的方法 無(wú)源濾波器 無(wú)源濾波器，又稱 LC濾波器， 由電容器、電抗器，有時(shí)還包括電阻器等無(wú)源元件組成，以對(duì)某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達(dá)到抑制高次諧波的作用 。 無(wú)源濾波器可分為 單調(diào)諧濾波器和高通濾波器 及雙諧濾波器等 ,原理上兩者完全相同 ,均為 LC串聯(lián)諧振回路。 高通濾波器 圖 21高通濾波器 高通濾波器有一階減幅型（圖 21 a）、二階減幅型（圖 21 b）、三階減幅型（圖 21 c）和 C 型（圖 21 d）四種。 2) 二階高通濾波器的濾波性能最好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工程應(yīng)用較多，但相對(duì)于三階高通濾波器而言其基波 損耗較大。 4) C 型高通濾波器的性能介于二階與三階之間，存在基波串聯(lián)諧振支路，可大大減小基波損耗，有一定的應(yīng)用價(jià)值，但它是通過(guò)犧牲較大的投資來(lái)?yè)Q取較小的基波損耗，而且它對(duì)基波頻率偏差及元件參數(shù)變化比較敏感。雙調(diào)諧濾波器的阻抗特性可以看作由上段 1L 、 1C 、 1R 串聯(lián)阻抗 1Z 和 下段 2L 、 2R 與 2C 、 3R 并聯(lián)阻抗 2Z 串聯(lián)相加組成，濾波器阻抗： 21 ZZZ ?? 采用雙調(diào)諧濾波器代替兩個(gè)單調(diào)諧濾波器，可以減少基波的損耗，降低 L2上的沖擊電壓。由于雙調(diào)諧濾波器比兩個(gè)單調(diào)諧濾波器成本低，近年來(lái)在一些高壓電流輸電工
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