電力系統(tǒng)中的諧波來自電氣設備,也就是說來自發(fā)電設備和用電設備。由于發(fā)電機的轉子產生的磁場不可能是完善的正弦波,因此發(fā)電機發(fā)出的電壓波形不可能是一點不失真的正弦波。目前我國應用的發(fā)電機有兩大類:隱極機和凸極機。隱極機多用于汽輪發(fā)電機,凸極機多用于水輪發(fā)電機。
高次諧波頻率可能和雜散的電網電感及功率因數補償(PFC)設備組合的諧波頻率形成并聯諧振回路,諧振電路引起的諧波放大使電壓和電流波形畸變更為嚴重,從而導致設備過早 出現故障。諧波保護器消除了諧波污染,確保了功率因數補償設備的使用壽命
雖然這類設備單臺容量比上述兩類設備容量要小,但它的分布面廣,數量多,是推廣使用的技術手段,因此它的諧波污染應引起足夠關注。
近年,隨著知識經濟與信息時代的到來,電子計算機、精密醫(yī)療儀器、微處理器以及其它數字化電子設備應用日益普遍;電子計算機、微處理器以及其他電子儀器設備普遍存在對供電電源的諧波質量要求很高的特點,由于高次諧波的存在,使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)中運行時,經常出現程序運行錯誤、數據錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動甚至造成用電設備永久性損壞,給人們的工作和日常生活造成了巨大損失。一般設備在“瞬變”發(fā)生頻次20萬次/小時狀態(tài)下工作,電子設備壽命會縮短40%,電機設備壽命會縮短30%,照明設備壽命會縮短35%~45%據統(tǒng)計,電子設備的故障有75%是由于瞬變和浪涌造成的;旧厦慨斠粋電感性負荷被切斷時,就會有比正常電壓的峰值高很多倍的用戶側高次諧波產生。
為此,影響電網電壓波形質量的主要矛盾是非線性用電設備,也就是說非線性用電設備是主要的諧波源,非線性用電設備主要有以下四大類:
有源濾波器主要是治理電流諧波,有源濾波器同無源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時濾除多次及高次諧波,不會引起諧振,但是價位相對高。如圖所示為有源濾波結構圖。
諧波電流會導致斷路器誤跳閘或是在該跳閘的時候根本不跳。
SVG具有電流源的特性,輸出容量受母線電壓的影響很小。這一優(yōu)點使SVG用于電壓控制時具有很大的優(yōu)勢,系統(tǒng)電壓越低,越需要動態(tài)無功調節(jié)電壓,SVG的低電壓特性好,輸出的無功電流與系統(tǒng)電壓沒有關系,可以看作是一個可控恒定的電流源,系統(tǒng)電壓降低時,仍能輸出額定無功電流,具備很強的過載能力;而SVC是阻抗型特性,輸出容量受母線電壓的影響很大,系統(tǒng)電壓越低,輸出無功電流的能力成比例降低,不具備過載能力。因此SVG的無功補償能力與系統(tǒng)電壓無關,而SVC的無功補償能力隨系統(tǒng)電壓的下降線性降低。為此,影響電網電壓波形質量的主要矛盾是非線性用電設備,也就是說非線性用電設備是主要的諧波源,非線性用電設備主要有以下四大類:
目前來看,電能質量治理產品的需求主要來自污染型電力用戶,如采礦、冶金、化工等,以及對電能質量要求較高的電力用戶,如電信、精密電子、銀行數據中心等?梢灶A見,未來電能質量治理需求增長,仍將以這兩類用戶為主。
有源濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置,它能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補償主電路的諧波),其應用可克服LC無源濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統(tǒng)的只能固定補償),實現了動態(tài)跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功。