谐波测试及治理

谐波测试及治理（精选8篇）

谐波测试及治理 第1篇

对各种照明设备采取必要的谐波治理措施, 不仅有利于供电系统电能质量的改善, 同时也有利于广大电力用户权益的维护[4]。该文通过分析现有的照明设备的谐波情况, 以含有大量非线性照明设备的某配电站为例, 建立仿真模型, 对现有谐波情况进行谐波治理, 以期指导具有类似谐波问题的治理。

1 主要照明设备的谐波分析

大型灯会、商业广场、办公大楼、工矿企业、道路交通及医院等都要使用大量的荧光灯具和LED灯等照明设备, 其镇流器部分为非线性负载, 将产生谐波电流, 其中3次谐波最多。当多个荧光灯接成三相四线负载时, 在系统中性线上将产生很大的3次谐波电流。而且LED灯需要低压直流电驱动, 为了从交流电源得到低压直流电必须采用开关电源, 在开关电源运行时也会产生谐波污染电网[5,6]。下面给出了几种主要照明设备的谐波含量分析, 如表1所示。

从表1中可知, 作为非线性负荷, 各种照明设备均有较高含量的谐波, 有些照明设备的各次谐波含量都比较高, 有些则是3次谐波含量偏高而其他次谐波含量较低。由于照明设备与人们日常生活密切相关, 占民用用电负荷的很大一部分, 所以必须采取一定的谐波治理措施。

2 实例分析

该文以四川省某灯会供电系统为例, 灯会的某条线路的配电变压器380 V侧线路谐波电压、谐波电流实测值如表2所示, 谐波电压主要是3次, 谐波电流主要是3、5、7次, 谐波测试结果表明谐波电压和谐波电流均超标。

3 谐波治理

3.1 滤波器控制系统结构图

通过对上述某灯会谐波情况的具体分析结果表明, 该配电站谐波电压和谐波电流均超过国家标准, 谐波电压主要是因为谐波电流引起的, 所以下面对该配电站的谐波电流进行谐波治理。

目前针对谐波的治理主要采用有无源滤波器和有源滤波器两种;无源滤波器具有结构简单, 造价低, 运行费用也低, 但只能滤除固定次谐波[7,8,9], 在负荷波动比较大的时候容易导致无功过补偿, 所以对于灯会这种具有很大波动的负荷, 不建议采用此方法;有源滤波器可以根据负载的谐波电流大小实时调整谐波补偿电流[8,9,10,11], 所以下面主要介绍有源滤波器在灯会中的应用, 图1为有源滤波器的控制系统结构图[12]。

图1为最基本的有源电力滤波器系统构成的原理图。图中es为交流电源, 负载为谐波源, 它产生谐波。有源滤波器系统由两大部分组成, 即指令电流运算电路和补偿电流发生电路 (由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路3个部分构成) [13]。

图1中有源滤波器的基本工作原理是, 检测补偿对象的电压和电流, 经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号, 该信号经补偿电流发生电路放大, 得出补偿电流, 补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消, 最终得到期望的电源电流[14]。

3.2 有源滤波器部分参数确定

(1) 主电路电感[15]。

设交流侧电感上电流的变化率为λ, λ反应了补偿电流跟踪性能的好坏。以A相为例, 由有源滤波器的数学模型可得:

式中:L为电压型逆变器交流侧输出电感;es为A相电压电压;KA为电压型逆变器A相开关系数;UC为电压型逆变器直流侧电容电压。假设滤波器的工作时间足够长, 式 (1) 中交流电压eS的作用将为0, 由电压型逆变器主电路工作模式与开关系数的关系可知:KA取2/3的概率为1/3, KA取1/3的概率为2/3, 因此KA的平均值为4/9, 由此可知λ的平均值为:

(2) 直流侧电容电压。

由于补偿电流是通过高频开关产生的, 因此含有大量的开关纹波, 电感电流开关纹波有效值的平均值越小, 则开关纹波对补偿电流的影响越小。同时, 需要考虑逆变器占空比调节范围, 所以有源滤波器直流侧电容电压:

式 (3) 中Usmax为电源电压最大值。

(3) 直流侧电容量。

如果APF的容量为P, 同时为了保证电容波动在一定范围内, 需要满足:

即:

若电容电压稳态值为UC, 其电压波动范围为α, 则:

将式 (6) 和式 (7) 带人式 (5) 得:

储能电容的取值范围有式 (9) 确定。

3.3 系统仿真模型建立

在Matlab/Simulink中搭建有源滤波器在灯会系统中滤波仿真模型, 如图2所示。仿真模型由系统电压模块、有源滤波器模块、谐波注入模块。有源滤波器并联在系统的交流侧。其中三相电源相电压值为220 V, 三相电源频率为50 Hz, 有源滤波器输出电感为2 m H, 直流侧电压为800 V, 直流侧电容值为2 000μF。

根据给灯会供电配电站的电流谐波具体情况搭建仿真模型, 为了防止用户侧的谐波进入配电网系统, 所以谐波的治理主要是在用户侧进行, 因此系统的谐波电流在仿真模型的用户侧注入。

通过仿真可以得到有源滤波器投入前配电网侧A相电流波形如图3所示, A相电流频谱图如图4所示。

根据图3和图4可以知道, 在有源滤波器投入前配电网侧A相电流主要含有3、5、7次谐波, 电流畸变严重, 为34.13%, 仿真结果和实测结果很接近, 因此所建系统可以比较好的反应实际的配电网系统。

图5是有源滤波器投入运行后的配电网侧的A相电流波形图, 配电网侧的A相电流波形很有大改善, 从频谱图6分析可知谐波含量也大幅度的减少。

通过对有源滤波器投入前和投入后的谐波电流对比分析, 可以得出, 在有源滤波器投入前配电网侧谐波含量严重超标, 谐波电流高达34.13%;有源滤波器投入后配电站侧谐波电流得到了很大的改善, 谐波电流只有2.60%, 电流满足国家标准的要求, 有源滤波器达到了比较好的滤波效果。

根据实例分析可以知道谐波对配电网产生影响, 使得电网的安全性、可靠性、经济性有不同程度的降低。因此, 电网的谐波治理问题应该引起电力部门及用户的高度重视。

4 结语

谐波测试及治理 第2篇

[摘要]供配电系统中谐波的危害已经广为人知，本文就煤矿供配电系统谐波的成因与危害做了简要探讨，并提出了一些针对性的治理措施。

[关键词]煤矿 供配电系统 谐波

供电质量包括系统电压、频率的合格率，峰值、超限电压持续时间、停电时间，以及电网谐波含量等诸多方面。其中谐波问题一直是主要的电能质量问题。谐波广泛存在于供配电系统各个环节，谐波电流会在公用电网引起电压畸变，也会对企业内部电网其它电气设备产生不利影响，甚至造成危害。治理好谐波，不仅能降低电能损耗，而且能延长设备使用寿命，改善电磁环境，提高产品的品质。

在一个理想的交流电网中，各相电压随时间作周期性变化，并且呈正弦波形，煤矿企业或其他用电企业，都非常希望电压保持理想正弦波形。但是实际上由于某些具有非线性特性的电网元件的影响，使电网电压偏离正弦波形，特别是近年来电力电子装置在我国煤炭工业中的应用日益广泛，煤矿供配电电网中愈来愈广泛地使用变频设备、整流设备等电力半导体装置。电力半导体装置是非线形负载，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。根据傅立叶级数分析，可分解成基波分量和谐波分量。谐波主要由谐波电流源产生，当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因此发生畸变，谐波电流注入到煤矿电力系统中，这些非线性设备就成为煤矿电力系统的谐波源。

一、煤矿供配电系统中谐波的原因和危害

煤矿供配电系统中的主要谐波源是含半导体的非线性元件，如为矿井提升机、通风机、主排水泵、带式输送机、架线式电机车等设备节能和控制用的电力电子设备，诸如各种变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备等。煤矿供电网络谐波的危害主要是造成电网的功率损耗增加，设备寿命缩短，接地保护功能失灵，遥控功能失常，线路和设备过热等，还会引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力互感器，变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，使造成供电网络设施损坏、元器件老化，造成电子保护装置误动作，增大附加磁场的干扰等。

当谐波电流流经变压器时会导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会使铁损增加。还可导致变压器的基波负载容量下降，效率降低以及变压器铁芯振动，噪声增加寿命缩短；谐波电流和电压会造成电动机铁损和铜损的增加引起额外温升，导致电动机效率降低，同时还产生附加转矩增加噪声，造成电动机振动而降低使用寿命；谐波会造成电容器过电流，使电容器与供配电系统产生并联谐振或串联谐振，这将造成电容器迅速发生故障。同时，电容器会放大谐波，增大谐波对矿井供配电系统的影响；在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流相比，会引起额外温升，减小额定载流量，引发导体绝缘破坏或烧毁；此外，谐波会对通讯和信息系统产生干扰，降低信号的传输质量，不仅影响声、像的清晰度和信息传输的准确性，严重时还会造成设备损坏，危及人身安全；另外，矿井供配电系统中的谐波电压和电流，会导致供配电系统中各类保护及自动装置产生误动或拒动，破坏微机保护、综合自动化装置，还会使仪表和电能计量出现较大误差，谐波如果不经过治理直接进入上级电网，将会给电网带来严重的谐波污染。

二、煤矿供配电系统谐波治理

鉴于谐波存在多方面的危害，对矿井安全生产和生活存在很大隐患，根据国家对谐波污染的治理要求，采取必要而有效措施，避免或补偿已产生的.谐波尤为重要。在矿井供配电系统中，应积极采取消除或抑制谐波危害的防范措施。

1、电力电缆的选择。在矿井供配电系统电力电缆截面的选择中，应考虑谐波引起电缆发热的危害。对于连接谐波主要扰动源设备的配线，确定电缆载流量时应留有足够裕量，必要时可适当放大一级选择电缆截面。

2、合理选择变压器。正确合理地选择变压器的接线方式，能阻止不平衡电流和3N次谐波电流从原边传到电源配电系统中。在三角形/星形变压器里，不平衡电流和3N次谐波电流在原边绕组内循环流动而不会传入电源配电系统中。矿井供配电系统中各级变压器应多采用三角形/星形变压器。在根据负载确定电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有裕量。在矿井设计中一般应保证变压器负荷率在70%～80%，该裕量可防范谐波引起的变压器发热危害。

3、无功补偿电容器的配置。在有谐波背景的矿井供配电系统中，不能采用常规的补偿系统来进行无功补偿。为避免电容器组与系统产生串联谐振或并联谐振，必须采用调谐式电容器组。调谐式电容器组即在补偿电容器中加串调谐电抗器。电抗器的主要作用是避开谐波电流可能出现的频率。这种电抗器被称为调谐电抗器，带有这种电抗器的电容器组则被称为调谐电容器组。使用调谐电容器组的目的不是为了显著地降低谐波畸变，而是为了确保电容器组不会因为诸如系统阻抗、投入段数、系统配置、负荷状况等原因而发生谐振。

4、谐波补偿装置进行补偿。对矿井中的主要谐波源，如：大功率提升机、通风机、带式输送机的变频设备，在运行过程中会引起较严重的高次谐波污染。为了拟制变频器在运行中产生的谐波，需增加谐波补偿装置，使输入电流成为正弦波。传统的谐波补偿装置是采用LC调谐滤波器，它既可补偿谐波，又可补偿无功功率。但其补偿特性受矿井供配电系统阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧坏。另外，它只能补偿固定频率的谐波，效果不甚理想，但该装置结构简单，目前仍被广泛应用。电力电子器件普及后，运用有源电力滤波器进行谐波补偿将成为主要方法，有源滤波器的工作原理是从补偿对象中检测出谐波电流，然后产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含有基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。

参考文献：

[1]刘燕燕，亓跃峰、电网谐波危害分析及在煤矿生产中的应用[J]、现代电子技术， ， （18）、

谐波危害及治理探讨 第3篇

由于工艺原因, 在生产过程中, 使用的生产设备产生大量的谐波, 对线路和系统中的其他设备的正常工作造成了不良影响。通过对供电变压器低压侧进行测试, 我们发现变压器低压侧的谐波含量比较高, 大量的电流谐波通过变压器流进电网, 不但引起电压畸变, 功率因数很低, 影响低压侧的负载, 而且对高一级的电网存在有负面影响。

1 谐波对用电系统的危害

1.1 对电力电容器的危害

当电网存在谐波时, 投入电容器后其端电压增大, 通过电容器的电流增加得更大, 使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器, 虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍, 但如果谐波含量较高, 超出电容器允许条件, 就会使电容器过电流和过负荷, 损耗功率超过上述值, 使电容器异常发热, 在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化, 从而缩短电容器的使用寿命。

1.2 对保护系统的影响

供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护, 使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于继电器采用了整流取样电路, 容易受谐波影响, 产生误动或拒动。受谐波影响厂区内无功补偿自动控制仪和PMC电动机控制保护仪有烧毁现象, 公司内曾经因自动控制设备的不明原因停机, 而造成生产系统停产。

1.3 对电力电缆的危害

由于谐波次数高频率上升, 再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显, 从而导致导体的交流电阻增大, 使得电缆的允许通过电流减小。另外, 电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联, 提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联, 在一定数值的电感与电容下可能发生谐振, 造成绝缘击穿。

1.4 对电动机的危害

谐波对异步电动机的影响, 主要是增加电动机的附加损耗, 降低效率, 严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场, 形成与电动机旋转方向相反的转矩, 起制动作用, 从而减少电动机的出力, 增加噪音量。厂区内电机有烧毁现象, 电机线圈经常被高次谐波电压击穿, 导致更换电机。进行谐波治理后, 可减小电机的烧毁故障, 节约更换电机费用和人工成本。

1.5 对弱电系统设备的干扰

对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备, 电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中, 产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比, 传导则通过公共接地耦合, 有大量不平衡电流流入接地极, 从而干扰弱电系统。公司内部DCS系统经常出现不正常的死机, 从而影响生产的正常进行。

2 解决方案

2.1 窑主传变压器现场测量数据及分析见表1

以上是从变压器输出端测量的数据。从测量数据来看, 现场的工况运行不稳定, 单相功率在143 k W到176 k W之间变化, 功率因数在0.53左右。现场的5次至11次谐波都比较大, 其中5次已达226 A, 有必要进行谐波治理。

2.2 解决方案

为了消除谐波的负面影响, 整体提高变压器低压侧的电能品质, 为各种设备安全、有效运行提供有力的保障, 建议在谐波较大的变压器低压侧并联电谐士有源电力滤波器 (PWAPF) , 对谐波进行治理, 可以达到优化线路电力品质, 减少谐波危害, 保护设备运行, 节约用电的效果。

摘要：通过对公司变压器配电线路谐波量的测量, 阐述谐波在公司用电系统中的危害, 进而探讨解决方案。

浅谈谐波危害及治理方法 第4篇

关键词：电网谐波,畸变率,危害,防治

人类进入21世纪之后, 随着电力科学技术的不断发展, 工业、民用等建筑中大量非线性用电设备, 如炼钢电炉、直流电源与直流传动、变频调速装置、计算机、电视机、空调、气体放电灯等投入电网, 导致了电力系统中高次谐波的迅速增长。引起供电电压波形畸变, 降低了电能质量。解决电力系统的高次谐波危害已成为当今电力技术刻不容缓的重要任务。

1 电网谐波产生的原因

1.1 系统产生谐波

1、发电源质量不高产生谐波。

发电机由于三相绕组在工艺上很难绝对对称, 铁芯也很难做到绝对均匀一致和其它原因, 因此发电源也会产生一些谐波, 其值很小。

2、输配电系统产生谐波。

主要是电力变压器, 电力变压器的铁芯具有非线性的磁化特性, 而变压器的额定磁通密度B值一般都设计在其磁滞回线 (B-H曲线) 的拐点附近, 造成变压器的励磁电流 (即空载电流i。) 为非正弦波形, 其中含有大量的谐波电流 (奇次谐波) 。下表1, 表2为变压器励磁电流中的高次谐波电流含量范围。

谐波电流的大小与设备工作时施加于其上的电压幅值有关, 系统电压越高, 运行点越深入饱和区空载电流i。的波形畸变越大, 谐波含量也越高。

3 用户用电设备产生谐波。

(1) 换流设备。

换流器利用整流元件的导通, 截止特性来强行接通和切断电流, 产生谐波电流。一般来说多相换流设备是电力系统中数量最大的谐波源, 其主回路不带中性线。这种设备主要包括整流器 (交流→直流) 逆变器 (变流→直流→交流) 和变频装置。

交-直-交型变频装置广泛用于电动机变频调速, 中频和高频加热等。当使用普通晶闸管时, 变频装置电源侧输入电流的谐波含量大致与非相控整流桥相似。当使用可关断晶闸管时, 其谐波含量更丰富。

(2) 电弧炉。

电弧炉一般是三相式, 通过专用的电炉变压器供电。电弧炉的冶炼过程分两个阶段, 即熔化期和精炼期。由于电弧的非线性和电弧燃烧的不稳定性, 导致电流波形的严重畸变, 这种畸变波形含有2、3、4、5、6、7等高次谐波。熔化期:在三相电极反复不规则地短路和断弧, 三相负荷不对称, 存在较多的三次谐波。在精炼期:电弧炉的电流稳定, 且不超过额定值, 谐波含量不大, 一般奇次谐波电流不超过基波电流的2%～3%, 以3次谐波及5次谐波为主, 总谐波含量不超过3%～4%。

(3) 照明设备。

气体放电灯如荧光灯, 高压钠灯和高压汞灯的电络本身含有电弧, 电弧的负阻特性产生谐波电流。其中主要是三次谐波电流, 含有率为12%～13%。

(4) 生活日用电器。

日用电器中空调机所占的比重较大。空调机谐波电流含量视工作方式的不同而有所不同, 变频空调机的谐波电流含量远大于一般空调机。

2 谐波的危害

2.1 对供配电线路的危害

(1) 影响线路的稳定运行:

供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器, 感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护, 使得在故障情况下保证线路与设备的安全。由于在谐波影响下, 不能全面有效地起到保护作用。

(2) 增加输电线路损耗:

如果电网中含有高次谐波电流, 高次谐波电流会使输电线路功耗增加。如果输电线路是电缆, 与架空线路相比, 电缆线路对地电容要大10倍～20倍, 而感抗仅为1/3～1/2, 所以很容易形成谐波谐振造成绝缘击穿。

2.2 对变压器的危害

谐波电流, 特别是3次 (及其倍数) 谐波侵入三角形连接的变压器, 会在其绕组形成环流, 使绕组发热。对Y形连接中性线接地系统中, 侵入变压器的中性线的3次谐波电流会使中性线发热。正序和负序谐波电流同样使变压铁芯产生磁滞伸缩和噪声。

2.3 对电动机的危害

谐波对异步电动机的影响主要是增加电动机的附加损耗, 降低效率, 严重时使电动机过热, 尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场, 形成与电动机旋转方向相反的转矩, 起制动作用, 从而减少电动机的出力。当频率接近某零件的固有频率时, 还会使电动机产生机械振动, 发出很大的噪声。

2.4 对并联电容器的危害

并联电容器的容性阻抗特性, 以及阻抗和频率成反比的特性, 使得电容器容易吸收谐波电流而引起过载发热。当其容性阻抗与系统中感性阻抗相匹配时, 容易构成谐波谐振, 使电容器发热导致绝缘击穿的故障增多。谐波电压与基波电压峰值发生叠加, 使得电容器介质更容易发生局部放电。且由于电压变化率大, 局部放电强度大, 对绝缘介质更能起到加速老化的作用, 从而缩短电容器的使用寿命。

2.5 对断路器的危害

谐波电流的发热作用大于有效值相等的工频电流, 能降低热元件的发热动作电流, 高次谐波含量较高的电流能使断路器的开断能力降低。当存在严重的谐波电流时, 某些断路器的磁吹线圈不能工作。对于漏电断路器来说由于谐波汇漏电流的作用, 可能使断路器异常发热, 出现误动作或不动作。

2.6 对电子设备的危害

对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备, 电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中产生干扰。其中电磁感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比, 传导则通过公共接地来耦合, 有大量不平衡电流流入接地极, 从而干扰弱电系统。

3 减少谐波影响的技术措施

减少谐波影响应对谐波本身或在其附近采取适当的技术措施, 具体方法为以下几种:

(1) 增加换流装置的脉动数。

改造换流装置或利用相互间有一定移相角的换流变压器。

(2) 加装交流滤波装置。

在谐波源附近安装若干单调谐或高通滤波支路, 以吸收谐波电流。

(3) 改变谐波源的配置或工作方式。

具有谐波互补性的设备应集中布置, 否则应分散或交错使用适当限制谐波量大的工作方式。

(4) 加装串联电抗器。

在用户进线处加串联电抗器, 以增大和系统的电气隔离, 减少谐波对地区电网的影响。

(5) 改善三相不平衡度。

从电源电压、线路阻抗、负荷特性等找出不平衡原因, 加以消除。

(6) 加装静止无功补偿装置。

采用TCR.TCT或SR型静补装置时, 其容性部分设计成滤波器。

(7) 增加系统承受谐波能力。

将谐波源改由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电。

(8) 避免电力电容器组对谐波的放大。

改变电容器组串联电抗器的参数, 或将电容器组的某些支路改为滤波器或限制电容器组的投入容量。

(9) 提高设备或装置抗谐波干扰能力, 改善抗谐波保护的性能。

改进设备或装置性能, 对谐波敏感设备或装置采用灵敏的保护装置。

(10)

采用有源滤波器, 无源滤波器等新型抑制谐波的措施。

4 结束语

谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制造商。谐波已引起人们的高度重视, 国际电工委员会 (IEC) 已于1988年开始对谐波限定提出了明确的要求, 我国于1993年颁布了限制电力系统谐波国家标准G13/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》。规定了公用电网谐波电压限值和用户向公共电网注入谐波电流的允许值。只有我们采取一系列防企高次谐波入侵电网的各项措施, 电网一定会越来越高效、稳定、安全运行。

参考文献

[1]《工业与民用配电设计手册》第三版;

配电系统的谐波危害及治理 第5篇

1谐波所产生的危害

1.1引发配电系统中的串联以及并联的谐振。特别是电容器件, 所造成的问题具有突出的表现。而引起的配电系统中的串联以及并联的谐振在谐波过电压以及过电流的同时将会对于无功补偿的设备进行巨大的损坏。

1.2对于电压以及电流所产生的波形的畸变, 会大大的增加测量仪器中的数值的误差, 并且从而促使相关的继电保护设施以及控制装置进行错误的动作。

1.3依据谐波电流以及电机旋转磁场之间所产生的相互作用, 并且以此形成的脉动转矩, 将会令电机的机械组件之间产生剧烈的振动, 大大的减低了点击的工作效率, 与此同时还会有强烈的噪声伴随而来, 造成噪声污染, 危害人类身体健康。

1.4因为谐波会产生相应的附加损伤以及消耗, 因此会大大的加剧电气设备所产生的热能, 将自身的温度增加, 甚至会导致诱发局部器件或是位置过热有加速绝缘体等保护元件的老化程度, 是设备的使用寿命大大缩短以及运转的速率大大降低。

1.5根据电力线上的线路以及平行的通信的线路间的所存在的磁场与电场之间的契合。而谐波电流的所产生的磁场则会位于通信内部对其他元件电路产生相应的干扰以及影响, 对通信设施的工作质量大大的影响, 更有甚者在达到银锭的功率的同时会将通信设备造成巨大的严重的损害。

2治理对策

对于上述论据, 谐波所产生的对于电力系统所造成的“污染”是极为严重的, 而谐波也正是电力系统中的公害, 对于电能的做工质量是有着非常大的影响的, 而严重的时候还会对于电网的安全以及期间的运行造成致命的危害, 后果不容小觑。

2.1控制谐波的产生

配电系统中出现的谐波问题是不容忽视的, 理应受到相关政府部门的重视, 并且对于发现的问题需要提早发现提早处理, 将危险的萌芽扼杀在萌芽当中, 而对于谐波的治理也是应该从源头处加以解决处理的, 最为行之有效的方式方法即为减少非线性负荷所产生的谐波量[1]。 (1) 使三相整流的电路脉动波数集聚增加, 以促使三项整流的电路所产生的谐波主要是集中在特征谐波当中的。而不是特征谐波的含量则是很少的, 因为特征谐波的含量与整流电路的脉动波数之间事成反比关系的, 所以相应的对于整流电路的脉动波数进行相应的提升和增加就能够很好地将整流电路所产生的谐波电流进行很有效地减少。 (2) 对整流设备所拥有的容量进行限制。对于系统短路的容量同供电设施的供电的整流器容量之间的比重, 则将其称之为短路比。通常来说, 短路比越大, 则可以使其通过注入的谐波电流就越大。所以, 再据此数据进行装报审批的时候需要依据系统的短路容量的大小来对于刚刚接入的非线性负荷的容量进行限制性的工作。 (3) 串接电抗器元件在整流电路之中, 使其寓于整流电路中的感抗越大, 则使其换流的时间持续延长, 则电流的波形变化就越加的变得缓慢了。所以, 合理的串接适当的电抗器元件在整流电路之中, 则也是可以使其减少高次的谐波电流的。

2.2交流滤波器的设置与使用

无源滤波器、有源滤波器以及混合式滤波器是依据非线性符合的谐波的特性原理, 将交流滤波器也就是通常所说的谐波治理方法, 针对于该方法进行就近的安装, 而这种方式方法则也是当系比较常见的治理方法了, 并成为近年来的发展以及治理的热点性方法[2]。

2.2.1无源滤波器的使用。根据结构构造的不同, 将无源滤波器分成了为单调谐滤波器、双调谐滤波器以及高通滤波器。单调谐滤波器的元件构造是很简单的协调起来也是蛮方便的, 但是相对而言, 双调谐滤波器的元件的构造就比较繁琐了, 对于如此繁琐的构造, 对其使用于是就变得困难了许多, 因此应用的较少;而高通滤波器则使用有着能够综合滤波的功能, 可以将多种类的高次谐波同时进行过滤, 将其滤除, 所以, 通过滤波器来对于谐波的治理就应该具有针对性的, 尤其是对于非线性负荷的特点, 同时也要考虑无功补偿的需要, 制定并选择出更为适合的滤波方案, 根据当前的无缘滤波器的使用效果, 设置安排几组单调滤波器以及外加一组高通滤波器, 则是更为经济可行的方案了[3]。

2.2.2有源滤波器的使用。在非线性的负荷中, 部分是带有一定的波动性的, 例如电焊机等器具, 而这种所产生的谐波是极为不稳定的, 而频率以及振幅都是时时刻刻都在变化的, 为了对于此类的波动性负荷进行行之有效的控制, 20个世纪70年的相关技术工作者就开始利用电力电子技术研制有源滤波器。而进入了90年代, 该项技术在实际应用的方面已经走向成熟。因为配电的系统中很大一部分的谐波源是电流源, 因此其具有以下几点优点: (1) 对于谐波与基波无功电流的实时动态的跟踪是可以实现的, 而对于系统中的各种次谐波都是能够有效抑制的, 并且是不存在着过载的问题的。 (2) 对于系统中所发生的变化问题, 这类装置是不会发生并联谐振的危险问题的同时也不会影响到补偿的性能。 (3) 此类装置在接入系统之后, 是不会对于系统产生阻挡抗拒的影响的, 当然, 对于对于系统的阻碍以及抗拒串联以及并联的谐振问题当然也是不可能发生的。

结束语

伴随着时代的发展, 社会的进步, 针对配电系统的谐波危害的问题也会相应的增多, 而相对应的解决措施以及方式方法也会相应的被发现, 在本文的基础上对于配电系统的谐波危害问题也会不断的完善。

参考文献

[1]孟涛.对煤矿供配电系统谐波危害及治理的几点思考[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2013, 9:248.

[2]康亦娜.变频器对工厂配电系统的谐波污染及治理应用研究[J].科技传播, 2014, 7:175-176.

[3]杨建平.浅谈煤矿供配电系统谐波的危害及治理[J].科技创新导报, 2014, 28:80.

中频炉用电的谐波危害及治理 第6篇

中频炉的简单工作原理是: 把三相50 Hz的交流电源经过三相整流桥整流成脉动直流, 通过由电容器、电抗器组成的滤波器滤波以后, 成为平稳的直流电, 再把直流电送至单相逆变桥, 变换成几百到几千赫兹的中频单向交流电后接至中频炉的感应线圈, 组成并联振荡电路, 当中频电流通过感应线圈产生中频磁场时, 利用电磁感应原理使炉中的钢料自身产生涡流发热, 温度升高, 最后熔化, 提炼成钢胚原料。

经测试, 中频炉在运行中主要产生以5 次、7 次谐波为主的奇次谐波电流, 其分量最大可占到工作电流的20%以上, 在电流输入侧产生的谐波电压超过国家标准最大可达10%以上, 反送到电网上, 就会造成电网电压畸变, 影响电能的质量。 如2010 年11 月, 永兴某五金钢棒厂的一台500 k VA的中频炉在后半夜投入运行以后烧毁, 同时使周围的一些用电设备损坏。经供电企业检查, 该厂的中频炉投入运行以前, 电网三相电压平衡, 电压为400—410 V, 属于正常的范围, 但在中频炉投入运行以后, 运行工人反映电压达到430—440 V, 且三相不平衡。 电压异常升高是用电设备损坏的主要原因, 而此次电压异常升高是由高次谐波电流引起的。平时在运行中, 我们也经常发现提高功率因数的并联补偿电容器损坏率比较高, 使功率因数难以调节, 同时也发现过接在同一条线路上在中频炉附近的宾馆用电电能表误差增大等, 这些都和电网中谐波畸变率大有直接的关系。

我们使用LEM-2060 电能质量测试仪对某铸造厂的630 k VA中频炉投入运行后的0.4 k V母线产生的谐波电流、电压的畸变率进行测量, 数据如表1。

从表1 中可以看出: (1) 5 次、7 次、11 次谐波较大, 其电压畸变率和电流畸变率都高于国家标准, 超过国家标准最大达2 倍多; (2) 综合谐波电压、电流畸变率相当大, 均超过了有关标准规定值。

所以, 大量中频炉投入使用, 产生的高次谐波对电网造成的“污染”相当严重, 除导致电气设备产生过电压、过电流损坏以外, 其危害还有谐波电流引起附加损耗, 降低设备利用率;会使继电保护误动, 如零序及3次谐波电流过大就会引起接地保护误动作; 导致对正弦波有要求的测量仪器和仪表误差增大; 加速绝缘老化;对通信系统和自动化系统产生干扰;引起补偿电容器电容量变化和损坏等。

根据GB/T 14549—1993 《电能质量公共电网谐波》的规定, 必须对电网谐波进行治理。 一般谐波电流畸变率超过20%应进行治理, 使其达到10%以下。

2中频炉的谐波治理方法

(1) 对5 t及以上容量较大、电压较高的中频炉, 要求制造厂同时配置12 脉波及以上的整流变压器及滤波设备。 如某公司所安装中频炉容量为5 200 k VA, 电压1 350 V, 容量10 t, 配置的整流变压器为5 250k VA, 电压比为10 k V/1 350 V。 整流变压器和普通变压器的区别是它有2 个二次绕组分别接成三角形和星形, 出口线电压相同组成6 相, 构成12 脉波整流回路, 可以大幅度消除5 次、7 次谐波分量。 又如某公司功率5 500 k W电压575 V容量10 t的中频炉配置了6 000k VA 6 相12 脉波整流变压器, 应用效果也很好。

整流变压器厂家也不断进行设备改进, 如采用2台整流变压器把12 脉波变成24 脉波整流产生的直流更加平稳, 谐波治理效果更好, 但成本较高。 同时对中频炉还可配置相应串并联谐波滤除装置, 把中频炉产生的谐波分量减小到最低程度。

(2) 对5 t容量以下400 V系统的中小容量中频炉就地安装TXL-1 无源滤波装置。 TXL-1 无源滤波装置是针对中频炉研发的用于吸收低压电网中的5 次和7次谐波电流的无源滤波装置。 该装置采用电感器和电容器组成串联谐振吸收回路, 对5 次和7 次谐波呈现低阻抗, 吸收5 次和7 次谐波电流在其回路中通过, 从而避免将5 次和7 次谐波电流反送到电力变压器后进入电网, 达到消除谐波电流的目的。对前面提到的630k VA中频炉在装设TXL-1 无源滤波装置以后, 电网波形有明显改善, 如表2 所示。

对照表2 和表1 中的测试结果, 在630 k VA中频炉的例子中可以看出: (1) 经TXL-1 无源滤波装置过滤后, 谐波电压畸变率由8.02%降到3.97%, 且各次谐波均在允许范围内; (2) 谐波电流畸变率由21.1%降低到12.2%, 且电流波形有明显改善; (3) 变压器二次侧的总电流由746 A减少到601 A, 功率因数由0.92 提高到0.97, 减少了无功电流及回路损耗。 所以, 安装TXL-1无源滤波装置对减轻谐波对电网的影响是有明显效果的, 而且该装置技术成熟, 应用成本低。

TXL-1 无源滤波装置存在的主要缺点是滤波特性受系统参数和装置本身的电感与电容参数影响较大, 对瞬时脉冲和电压闪变无法应对。 采用有源电力滤波装置效果会更好, 有源电力滤波装置的主要原理是通过实时监测负载电流中的谐波电流和无功电流, 控制PWM变流器, 随时产生与谐波电流和无功电流大小相等、方向相反的补偿电流注入电网, 使电源电流只含基波有功电流, 不含谐波电流和无功电流, 同时实现谐波滤除和无功补偿, 以达到谐波治理和提高功率因数的目的。但有源滤波装置价格较高, 一般中小企业如果使用无源滤波装置加上无功补偿后, 能满足要求也就不强求安装。 供电企业对用户的用电设备和谐波治理装置在运行时要求同时投切。 当用电设备容量及性质发生改变时, 对谐波治理装置应进行相应的调整。

(3) 对专用变压器用户, 在其低压侧400 V母线上改善功率因数用的集中补偿装置电容器回路中串联调谐电抗器。 串联调谐电抗器的电抗系数根据不同情况可取5.5%, 7%, 8%, 12.5%等。 使其在工频50 Hz时呈电容性, 以提高功率因数, 而在谐波频率 (5 次、7 次以上时) 呈电感性, 以防止并联谐振的产生而放大谐波的影响。

3加强电网谐波治理的管理

(1) 供电企业在用电营销部门设立谐波治理专职, 建立用户档案, 定期组织对用户的谐波检查和监测。

(2) 对新报装业扩工程, 首先进行用电分析, 对接带负荷中有非线性负载的用户, 必须在设计配电工程的同时进行谐波治理的设计。并在配电工程投运以后, 现场进行谐波分量的测量, 如果超出有关标准规定, 必须委托有资质的谐波治理单位进行设计并生产设备和安装调试, 直至满足要求。

浅谈电网谐波的危害及治理 第7篇

关键词：电网,谐波,来源,危害,治理措施

前言

谐振波干扰已成为当前电力系统中对电能质量造成影响的重大问题, 其所带来的危害较大, 但对于谐波可以通过采取必要的措施来进行抑制, 这是一项综合性的治理过程中, 通过对谐波进行治理, 可以有效的实现对供货电品质进行改善, 强化对谐波治理的各项规范措施, 特别是当前农村电网中, 需要对谐波治理给予充分的重视, 认识到谐波治理对于节能降损及确保电网安全、稳定运行的重要性。

1 谐波的来源

1.1 来自非线性负荷

随着当前电子技术的快速发展, 大量的非线性负载被加入到供电系统中, 而且在家用电器、工业交变及直接变换装置中非线性设备都有广泛的应用, 而这些非线性设备即是谐波的主要来源。

1.2 来自系统的影响

(1) 在电力系统中, 由于交流发电机内部的定子和转子之间存在一定的气隙, 而且在铁心齿、槽及工艺等诸多因素的影响, 气隙分布不均匀, 从而导致三相电势中会有一定数量的奇次谐波产生; (2) 电网中有大量的变压器, 当变压器处于空载或是过励磁时, 则会产生奇次谐波, 而且还会形成较为稳定的谐波源; (3) 在变压器或是电容器投切过程中, 由于会存在空载的情况, 这种情况下会有合闸涌流注入到电网中, 从而导致突发性谐波源产生。

2 谐波对电网的危害

当电网中产生的谐波数量达到一定程度时, 则这些谐波则会影响到电网运行的安全性, 会对电网中的电气设备带来较大的危害, 由于谐波而对电网产生的危害主要有以下几个方面:

2.1 谐波对电网运行的危害

(1) 当谐波达到一定程度时, 会有电压谐振产生, 从而在线路产生谐振过电压使线路及设备的绝缘被击穿, 从而导致短路故障产生; (2) 在电力系统中存在谐波时, 会导致继电保护和自动装置产生误动作, 从而对系统运行的正常性和安全性带来较大的影响; (3) 在电力系统中谐波数量较大时, 则会导致系统中多数的监视和测量仪表产生误差; (4) 谐波还会对电网中通讯系统带来较大的影响, 使通信清晰度降低, 而且由于谐振的存在, 还会对通讯系统带来严重的干扰; (5) 当谐波注入到电力系统中时, 不仅会对功率因数补偿效果造成较大的影响, 严重时还会导致计算机系统出现失控的状态。

2.2 谐波对电网电气设备的危害

现阶段电网中的电气设备基本都实现了自动化和智能化的运行方式, 所以在电气设备运行的过程中需要通信网络的信号传输, 在信号传输的过程中电子设备可能会不同程度的受到谐波的影响, 从而影响到电气设备运行的安全性和稳定性。比如变压器、输电线路、电动机、继电保护装置以及计量仪表等, 在运行时, 都需要通过电流的输送来完成电压的供给, 如果谐波电流对电压产生影响, 则会造成线路或者电子设备的损耗增加, 同时导致保护装置出现误动和据动等现象, 从而引发故障的发生。如果在电容器两端有谐波电压产生时, 则会导致电容器有较小的阻抗产生, 而且随着谐波次数的增加, 电容器所产生的阻抗则会越来越小, 从而导致电容器出现过载或是烧毁的情况。谐波的出现会降低信号的传输质量, 对线路产生物理干扰, 从而扰乱电气设备的正常运行, 为电网的正常运行带来了巨大的危害, 所以急需采取有效的措施来治理谐波对电气设备所带来的危害, 提高电网运行的安全性和稳定性。

3 谐波具体治理措施

3.1 滤波

滤波是将一个电信号中若干种成分中的一部分交流信号过滤掉, 通常是将电网或是电力设备中一些不需要的交流信号利用滤波的手段将其去掉。通过滤波的手段可以有效的对谐波, 特别是高次谐波进行消除。滤波有有源滤波和无源滤波之分, 而且实际应用过程中, 无源滤波应用较多, 而且其在应用过程中也能够产生较好的效果, 而且具有较好的经济性。滤波通常包括串联滤波、并联滤波和低通滤波三种形式, 其中串联滤波可以对三次谐波具有较为明显的抑制效果, 而并联滤波则可以将多次谐波滤出, 而且能够给系统提供无功补偿, 在消除谐波及净化电源过程中具有非常好的效果。而低通滤波则对治理高次谐波具有非常好的效果。

利用并联电容器补偿能够有效的治理谐波, 具体补偿过程中主要有以下几种补偿方式:

一是集中补偿方式。在总降压变电所或是负荷较大的配电所的高压母线上集中安装高压电容器。二是分散补偿。当车间变电所其用电负载较为分散, 而且功率因数较低时, 则可以在低压配电室内安装低压并联电容器。三是就地补偿。当电动机与供电点距离较完, 而且属于大中型容量, 并需要连续进行工作时, 需要对其采用无功功率就地补偿装置, 这样可能效的确保功率因数的提高, 而且能够有效的减少线路损失, 降低总电流, 能够有效的确保变压器负载率的提升。

3.2 接地

通过正确的接地, 可能有效的以地系统外来干扰起到有效的抑制作用, 而且设备本身对外界的干扰也能够有效的降低。但在实际应用系统中, 存在着系统内电源零线、地线不分的情况, 而且控制系统屏敝地连接也较为混乱, 对系统的稳定性和可靠性带来较大的影响。在正常接地过程中, 变频器的接地需要与其他动力设备的接地点有效的分开, 不能共用接地。

3.3 屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽, 不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽, 特别是以外部信号控制变频器时, 要求信号线尽可能短, 且信号线采用双芯屏蔽, 并与主电路线及控制线完全分离, 决不能放于同一配管或线槽内, 周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效, 屏蔽罩必须可靠接地。

3.4 采用多相脉冲整流

在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下, 可采用多相整流的方法。12相脉冲整流THDV大约为10%~15%, 18相脉冲整流的THDV约为3%~8%, 满足国际标准的要求。缺点是需要专用变压器, 不利于设备的改造, 价格较高。

3.5 采用电抗器

在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量 (5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等) 所占的比重是很高的, 它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外, 还因为它们消耗了大量的无功功率, 使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。

4 结束语

电网的供电质量对区域生产、经济和人民生活带来较大的影响, 电网谐波的存在会对电能质量带来严重的污染, 所以需要加大对电网谐波进行治理, 努力提高电网谐波治理技术, 同时进一步对相关制度进行完善, 确保电网谐波治理能够取得良好的效果, 确保电力系统能够为社会提供更加清洁的能源。

参考文献

[1]李红, 杨善水.电力系统谐波的检测与发展[J].现代电子技术, 2009 (9) .

[2]吴京, 果明明, 徐忠富.信号与系统分析[M].国防科技大学出版社, 2010.

谐波测试及治理 第8篇

1.1 牵引变压器参数

西梨园牵引站要求两路独立的110k V电源进线, 一路主供, 一路热备用。牵引变压器采用110/27.5k V三相V-V接线型式, 额定容量为 (20+20) MVA, 阻抗电压为8.4%, 空载损耗为31k W, 负载损耗为159k W, 空载电流为0.8%。

1.2 西梨园牵引变电站注入系统的各次谐波电流允许值

根据北京电力公司的计划, 西梨园牵引站由青云店220k V变电站供电, 根据国标《电能质量*公用电网谐波》规定的有关条款进行计算。考核西梨园牵引站接入的公共连接点是在青云变电站110k V供电线路上的T接点。牵引站投运时, 对T接点处的电能质量影响最大。牵引变电站注入供电线路T接点处的各次谐波电流允许值列于下表:

2 谐波电流的计算

2.1 供电臂的谐波电流值 (在不投入无功补偿装置时, 27.5k V侧。)

2.2西梨园牵引站运行时, 向T接点处注入的谐波电流值如下表

上述注入值与国家标准规定允许值相比较, 如下表所列

可见, 西梨园牵引站投运时, 如果不投电容器组, 在T接点处其注入谐波电流最大相3次为9.75A, 5次为4.52A, 7次为3.01A, 其中3次谐波电流严重超标, 5次谐波电流也超标。引起的牵引站110k V侧电压总畸率上升为1.21%;110k V供电线路T接点处电压总畸率上升为0.86%。当投入电容器组时, 注入谐波电流最大相3次为7.95A, 5次为4.35A, 7次为2.92A;其3次谐波电流仍超过国家标准规定的限值, 而引起的牵引站110k V侧电压总畸变率上升为1.10%;110k V供电线路T接点处电压总畸率上升为0.80%。

3 西梨园牵引站投运时在110k V侧注入的负序电流及三相电压不平衡度

据国标《电能质量*三相电压允许不平衡度》要求, 电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%, 短时不得超过4%。每个用户引起的不平衡度允许值为1.3%。据电铁牵引站两供电臂的基波电流的最大值、有效值和平均值如下表所列:

当西梨园牵引站两臂负荷不平衡或都为重负荷时, 注入110k V侧的负序电流为55.9 A, 所造成的牵引变电站110k V侧短时三相电压不平衡度为0.99%;所造成的T接点处110k V的短时三相电压不平衡度为0.88%;未超国标《电能质量*三相电压允许不平衡度》规定要求, 即每个用户引起的不平衡度允许值为1.3%的要求。

4 西梨园牵引站投运时青云站110k V侧电压波动和闪变值

根据国标《电能质量--电压波动和闪变》, 规定任何一个波动负荷在110k V母线引起的电压波动限值为1.5%。对电力系统公共连接点的短时间闪变值Pst应小于0.8, 长时间闪变值Plt应小于0.6。对于某个具体的用户, 需根据用户变电站的协议用电容量, 按公式:

进行分配计算, 式中:Si为第i个用户的用电协议容量, St为公共连接点的供电设备容量, LHV为110k V电网的短时间闪变限值 (0.8) 或长时间闪变限值 (0.6) , Ei HV为第i个用户的闪变允许值。

按上式计算, 西梨园所投运后在青云站110k V母线引起的短时间闪变 (Pst) 允许值为0.48, 长时间闪变 (Plt) 允许值为0.36。对于西梨园牵引站单相负荷变化在青云站110k V侧所引起的电压波动, 按单台机车额定容量为9.6MVA考虑, 经计算, 其最大电压波动为1.38%。对该铁路线列车运行时间间隔按高峰时段考虑, 即列车运行时间间隔为5分钟。按照国家标准《电能质量-电压波动和闪变》 (GB12326-2000) 所推荐的评估方法, 可采用单位闪变曲线法和闪变时间分析法来分别计算。计算结果, 其短时间闪变 (Pst) 值为0.37, 长时间闪变 (Plt) 值为0.27。都满足国标《电能质量-电压波动和闪变》) 规定的要求, 如下表所列。

5 分析和结论

5.1 西梨园牵引站由青云220k V变电站供电时, 使用电力机车牵引, 不投电容器组时, 注入110k V供电线路T接点处的3次谐波电流为9.75A, 5次谐波电流为4.52A, 都超国标规定的限值;所引起的牵引站110k V侧电压总畸率上升为1.21%;110k V供电线路T接点处电压总畸率上升为0.86%。投入电容器组时, 注入110k V线路的谐波电流与前种情况相比之下有所下降, 3次谐波电流为7.95A, 5次谐波电流为4.35A, 其3次谐波电流仍超过国家标准规定的限值, 而引起的牵引站110k V侧电压总畸变率上升为1.10%;110k V供电线路T接点处电压总畸率上升为0.80%。

5.2 当西梨园牵引站两臂负荷最大不平衡时, 注入110k V侧的负序电流为55.9 A, 所造成的牵引变电站110k V侧短时三相电压不平衡度为0.99%;110k V供电线路T接点处短时三相电压不平衡度为0.88%;在国标规定的限值之内。

5.3 西梨园牵引站由青云220k V变电站110k V母线供电时, 在青云站110k V母线引起的电压波动, 经计算, 其最大电压波动为1.38%, 其短时间闪变 (Pst) 值为0.37, 长时间闪变 (Plt) 值为0.27, 满足国标规定的限值要求。

5.4 鉴于西梨园牵引站投运后, 目前仍使用SS-9型等牵引机车, 其产生的3次谐波电流仍超过国家标准的规定限值。应考虑在牵引站中装设滤波兼无功补偿装置, 并做到与牵引站同设计、同施工、同投运。

6 谐波治理措施

6.1 滤波补偿装置的技术要求

6.1.1 滤波补偿装置投入后, 在110k V母线上的谐波电压以及注入系统的3、5、7次谐波电流应小于国家标准《电能质量*公用电网谐波》 (GB/T14549-93) 中的规定允许值;而且, 在整个温度频率变化范围内, 均能满足上述的要求。

6.1.2 新设计的滤波补偿装置的并联谐振点, 不应在整数倍的谐波频率上, 与系统的并联谐振点也不应在整数倍的谐波频率上。

6.1.3 为了给滤波器的运行留有一定的安全裕度, 计算时对3、5、7次背景谐波电压应考虑为0.8%~0.5%。

6.1.4 无功补偿要求:COSφ=0.95以上。为防止在轻负荷下发生无功倒送的问题 (过补) , 可考虑采用可控硅开关投切的电容器组 (TSC) 或可控电抗器 (TCR) 加上滤波电容器支路等类补偿装置。

6.2 无功补偿量的确定

根据牵引所供电臂的工作电流要求, 其最大需要补偿的有功功率为19200k W。需要补偿基波无功为4570k Var。对于牵引变压器的无功损耗量, 包括空载无功损耗320k Var和负载无功损耗1152k Var两项, 一共为1472k Var。因此, 对滤波器组所发出的基波无功应限制在QF=4570+1472=6042k Var之下。

6.3 采用静止型滤波补偿器的结构及方案

由于电铁机车牵引负荷变化大, 且具间歇性的特点, 为了治理谐波和提高功率因数, 许多国家都先后研制出了多种型式的静止无功补偿和消谐装置, 以完成最佳的无功补偿和治理谐波的任务。

6.3.1 采用晶闸管 (SCR) 元件的静止无功补偿装置 (SVC) 与交流滤波器 (FC) 并装。

这种SVC装置由晶闸管控制电抗器 (TCR) 和滤波电容器组 (FC) 构成。由FC提供进相无功及补偿高次谐波电流, 由TCR连续调节滞相无功, 从而确保SVC输出无功连续可调且不致发生过补偿, 同时滤去谐波。

6.3.2 采用高速可关断晶闸管 (GTO) 元件的静态无功发生器 (SVG) 和交流滤波器并装。

这种SVG能连续可调输出进相或滞后无功, 促使系统电压稳定, 三相平衡, 基本不产生附加的高次谐波, 不用加大交流滤波器的滤波容量, 基本设施减少。

摘要：电铁牵引机车是单相大功率整流负荷, 牵引变电所在投运时产生大量的谐波和负序分量, 污染电网。在确定电铁牵引所供电方案时要选择合理的供电方式, 或采取防治措施。本文就由北京电力公司供电的西梨园牵引变电所的接入所产生的谐波、负序及电压波动等影响进行分析。

关键词：电铁机车,谐波和负序电流,治理措施

参考文献

[1]吴竞昌, 曲涛等.电力系统谐波[M].水利电力出版社.北京:1988.11.

[2]国家标准《电能质量*公用电网谐波》GB/T14549

[3]许遐.公用电网谐波的评估和调控[M].中国电力出版社.北京:2008.06.

[4]国家标准《电能质量三相电压允许不平衡度》GB/T15543