剧场电气设计中的谐波抑制措施.doc

文档介绍：由于非线性特性电气设备的使用,产生了周期性非正弦电量。对这些周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量即称为谐波。民用建筑电气设备中存在着众多的非线性特性负载谐波源,如:荧光灯、气体放电灯、计算机、UPS装置、电子调速装备、软起动设备等。剧场电气设备中,另有大量的谐波源,尤其是舞台灯光的可控硅调光装置引起的电流波形畸变,使谐波问题尤为严重。 。舞台灯光用的各种调光器实质上就是一个单相的相位控制交流调压器。在正弦交流电压过零后的某一时刻t1(或某一相位角wt1),在可控硅的门极上加一触发脉冲,使可控硅导通,这一导通将维持到正弦波正半周结束。因此在正弦波的正半周(即0~p区间)中,0~wt1范围可控硅不导通,这一范围称为控制角,常用a表示;而在wt1~p间可控硅导通,这一范围称为导通角,常用?表示。同理在正弦交流电压的负半周,对处于反向联接的另一个可控硅(对两个单向可控硅反并联而言)在t2时刻(即相位角wt2)施加触发脉冲,使其导通。如此周而复始,对正弦波的每一半周期控制其导通,获得相同的导通角。如改变触发脉冲的施加时间(或相位),即改变了导通角?(或控制角a)的大小。导通角越大调光器输出的电压越高,灯就越亮。从上述可控硅调光原理可知,调光器输出的电压波形已经不再是正弦波。对该周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解可知,可控硅调光过程中输出的负荷电压除含有与电源同频率的基波成分外,还含一系列频率为电源频率奇次倍的高次谐波,这些高次谐波向空中大量幅射,也会通过导线传导到其它负载,引起电源电压波形畸变。 ,使电力系统的发供用电设备出现许多异常现象和故障。谐波的危害是多方面的,就剧场电气系统而言,主要来有以下几个方面: ,相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加,使中性线的电流值可能超过相线上的电流。相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率,从而降低电网电压,浪费电网的容量。继电器在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用,产生误动或拒动,将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。随着谐波次数高频率的上升,电缆导体趋肤效应越发明显,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。  ,投入电力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,加速绝缘介质老化。在谐波严重的情况下,还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时,还可能使电网的谐波加剧,即产生谐波扩大现象。谐波使电力变压器的铜耗增大,其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大,这主要表现在铁心中的磁滞损耗增加。同时由于以上两方面的损耗增加,因此要减少变压器的实际使用容量,或者说在选择变压器额定容量时需要考虑留出电网中的谐波含量。对于配电用断路器来说,受谐波电流的影响,导体的集肤效应与