高次谐波抑制方案
作者:上海坤友机电设备有限公司时间:2012-03-12 我要发布
电力电网中,存在大量非线性负载,引起电网电流波形不再是正弦波。这一非正弦波可用傅里叶级数分解成为一个直流量,基波正弦量和一系列频率为基波频率整数倍高次谐波正弦分量之和。对目前三相交流发电机组发出电压而言,认为基波为正弦波,即波形中基本无直流量和高次谐波分量。但电力系统中存着各式各样谐波源,使高次谐波干扰成了当前电力系统中影响电能质量一大“公害”,各国对电力电网电压正弦波形畸变极限值都有明确规定,要求用户对接入电网设备产生谐波应采取一定措施,进行抑制。
1.高次谐波产生原因及其对电网危害
高次谐波产生原因主电力系统中存非线性元件及负载产生。如:电容性负载、感性负载及开关变流设备,诸如计算机及外设、电动机、整流装置等。其为储能元件或变流装置,故使电压、电流波形发生畸变。
高次谐波电流变压器,可使变压器铁芯损耗明显增加,变压器出现过热,效率降低,缩短变压器寿命。高次谐波对电网影响也是如此,电缆内耗加大,电缆发热,缩短电缆使用寿命;对电动机影响更大,损耗增加,还会使电动机转子振动;而高次谐波对电容影响更为突出,含有高次谐波电压加至电容两端时,电容器对高次谐波阻抗很小,电容器很容易发生过负荷导致损坏。高次谐波干扰,往往还会导致供电空气开关误动作,造成电网停电,严重影响用电设备正常工作。同时,高次谐波对通讯设备也产生干扰信号。
电容负载:ZC=1/2πFC
当F=N×50(N=2、3……)中N很大时,由上式可见ZC很小。
2.高次谐波抑制方式
(1)三相整流变压器采用Y△或△Y,这样联接可以消除3整数倍高次谐波,电网中谐波电流5、7、11、13等奇次谐波。
(2)增加整流变压器二次侧相数。整流变压器二次侧相数越多,整流波形脉波数越多,奇数低谐波被消去也越多。
(3)装设分流滤波器,分流滤波器是由R、C、L等元件组成。串联谐振电路一般采取三相星形联接,它往往接大型整流设备与电网联接处。
(4)装静止无功补偿装置
上述四种抑制方式尽管对电网净化起了一定作用,但它都有很大局限性,不能对谐波全面管理或仅仅局限很小范围之内。这些方式都是被动,不能随谐波变化而变化。
3.一种新谐波抑制方案
科技发展对谐波抑制提出了新设想,它克服了滤波器仅固定某些谐波频段,它采用如拓扑类型。它对非线性负载产生谐波进行采样、分析、建立频谱图,以此频谱图为依据向电网侧送一个与非线性负载产生谐波相反谐波,达到谐波抑制效果。
据此原理推出了有源谐波调节器(ACTIVEHARMONICCONDITIONE
有源谐波调节器具有友好用户界面,对话窗进行现场设置,真实将用户现场实际状态反馈至有源谐波调节器中,让其采样拾取器实时捕捉谐波,全面有效抑制电网中谐波。该调节器还具有标准RS232接口,可方便将谐波信息与实时计算机通讯。
(A)无有源谐波调节器
(B)有有源谐波调节器
为非线性负载经有源谐波调节器调节前(A)与调节后(B)输入电流波形比较。可以看出,这种有源谐波调节器将大大抑制谐波,提高了功率因数,同时大大减小损耗,大大节约了能源,保障了电网线路安全。利用该谐波调节器可全面解决电网造成损失。