文档介绍：电能质量及谐波治理的分析
【摘要】近几年来,随着国民经济的快速发展对供电企业的电X建设日趋完善,以及自动控制系统(如DCS等)在配电X中的广泛使用,为了减少电解整流装置及变频器产生的谐波对电X的污染,需对于配电X谐波所产生的主要的原因进行分析与治理,不但可以有效的降低供电线路的电能损耗,还能有效的增加了电力设备的使用寿命。
【关键词】电能质量;原因;危害;治理
引言
电能质量就是供电电压特性,即关系到用电设备工作(或运行)的供电电压和电流各种指标偏离理想值(额定值或标称值)的程度。电能质量的指标包括:电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口等,理想的电能质量是频率为50Hz、三相平衡、电压电流波形为单一频率的正弦波。
1、谐波产生的原因分析
电X谐波来自于三个方面:一是发电源质量不高产生谐波;二是输配电系统产生谐波;三是用电设备产生谐波。其中用电设备产生的谐波最多。
谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性,使所加的电压与电流不成线性关系而造成的波形畸变。引起波形畸变的谐波源是多种多样的,例如各种非线性元件,包括大容量的晶闸管换流装置、硅整流器及电弧炉等非线性负载,数量众多的家用电器等等。另外电力系统不对称运行和不对称故障以及电弧的非线性特性等等,均可引起高次谐波。针对厦门同安地区主要是以下电力设备产生谐波污染:
(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X造成了大量的谐波。
(2)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,谐波成分很复杂,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,随着变频调速的发展,对电X注入的谐波也不容忽视。
(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X。
(4)旋转电动机。交流电动机磁场的磁路是由定子磁轭、定子齿与空气隙等组成的闭合回路。当铁心未饱和时,可认为时磁通势是集中在两个空气隙。若空气隙是均匀的,则磁通势也是沿定、转子表面均匀分布而不是正弦分布,将它分解可得谐波分量,在电压、电流中会由相应分量产生。
(5)开关模式电源(SMPS)。现代大多数的电子设备都使用开关模式电源,其特点是它不能从电X中汲取连续的电流,而只能汲取脉冲电流,此脉冲电流含有大量3次及高次谐波分量。
2、同、翔两区谐波现状
目前同安地区电X的工业负荷类型较复杂多样,包括水泥生产企业、机械加工行业、造纸行业、饮料造酒行业、陶瓷加工企业、金属加工企业等;翔安地区电X的工业负荷主要有钢铁电子厂、纺织化工厂、冶金铸造厂、汽车焊机行企业等。这些企业中均大量使用各种电机、中频炉、电弧炉、整流逆变装置、电弧炉、中频炉、开关器件等电力电气器件,这些设备在运行过程中产生大量的谐波注入电X,对电X造成严重的谐波污染,导致了较大的安全隐患。
3、谐波的危害性有以下几点
(一)由于谐波电流的不稳定性,在工业生产中和电机旋转磁场相互作用产生的不稳定脉动转矩会造成电机的震动,当电机的机械系统的自然频率在受到