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供电系统的谐波是如何产生的?
时间 : 2024-03-14 05:42 浏览量 : 135

供电系统的谐波是如何产生的?

电气系统中的电气设备产生的电压或电流波形非理想的正弦波时,即说明其中含有频率高于50Hz的电压或电流成分,将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为谐波。谐波对电气设备的正常工作有不利影响,因此,研究谐波的危害与抑制方法,对保证电网的电力质量十分必要。


1)谐波是如何产生的?

谐波来自于三个方面:一是发电设备产生的谐波;二是输配电系统产生的谐波;三是供电系统的电气设备(如变频器、电炉等)等产生的谐波,其中以供电系统的电气设备产生的谐波居多,具体如下:

1)晶闸管整流设备:由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。

 

晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥脉冲整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也含有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。

2)变频装置:变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的使用的增多,对电网造成的谐波也越来越多。

3)电弧炉、电石炉:由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2~7次的谐波,平均可达基波的8%~20%,最大可达45%。

4)气体放电类电光源:荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。

5)家用电器:电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等,因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。


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