諧波保護(hù)器的作用
電力系統(tǒng)中的諧波來自電氣設(shè)備,也就是說來自發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場不可能是完善的正弦波,因此發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓波形不可能是一點(diǎn)不失真的正弦波。目前我國應(yīng)用的發(fā)電機(jī)有兩大類:隱極機(jī)和凸極機(jī)。隱極機(jī)多用于汽輪發(fā)電機(jī),凸極機(jī)多用于水輪發(fā)電機(jī)。
◆保護(hù)功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備
無源濾波器由LC等被動(dòng)元件組成,將其設(shè)計(jì)為某頻率下極低阻抗,對(duì)相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流,其行為模式為提供被動(dòng)式諧波電流旁路通道;而有源濾波器由電力電子元件和DSP等構(gòu)成的電能變換設(shè)備,檢測負(fù)載諧波電流并主動(dòng)提供對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流,補(bǔ)償后的源電流幾乎為純正弦波,其行為模式為主動(dòng)式電流源輸出。
對(duì)于諧波分量而言,隱極機(jī)優(yōu)于凸極機(jī),但隨著科技進(jìn)步,可控硅、IGBT等電子勵(lì)磁裝置的投入,使發(fā)電機(jī)的諧波分量有所上升。當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓高于額定電壓的10%以上時(shí),由于電機(jī)的磁飽和,會(huì)使電壓的三次諧波明顯增加。同樣在變壓器的電源側(cè)電壓超過額定電壓10%以上時(shí),也會(huì)使二次側(cè)電壓的三次諧波明顯增加。由于電網(wǎng)電壓偏移在±7%以下,所以發(fā)電、變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量都比較小,比國家的考核標(biāo)準(zhǔn)低的多,因此發(fā)電、變電設(shè)備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。
此外,弧電流的波形還有一定的非對(duì)稱性。正是由于弧電流是非正弦波,造成電弧加熱設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的諧波污染比較大,而且多為18次以下的低次諧波污染。其實(shí)電焊機(jī)在上世紀(jì)四、五十年代已廣泛應(yīng)用。由于當(dāng)時(shí)電弧加熱設(shè)備量少,電焊機(jī)應(yīng)用的同時(shí)率就更小了,對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響比較小,但發(fā)現(xiàn)在燒電焊時(shí),局部低壓電網(wǎng)的電壓和電流變化很大,有較大的諧波影響。
(1)SVC可以被看成是一個(gè)動(dòng)態(tài)的無功源。根據(jù)接入電網(wǎng)的需求,它可以向電網(wǎng)提供容性無功,也可以吸收電網(wǎng)多余的感性無功,把電容器組通常是以濾波器組接入電網(wǎng),就可以向電網(wǎng)提供無功,當(dāng)電網(wǎng)并不需要太多的無功時(shí),這些多余的容性無功,就由一個(gè)并聯(lián)的電抗器來吸收。電抗器電流是由一個(gè)可控硅閥組控制,借助于對(duì)可控硅觸發(fā)相角的調(diào)整,就可以改變流過電抗器的電流有效值,從而保證SVC在電網(wǎng)接入點(diǎn)的無功量正好能將該點(diǎn)電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi),起到電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?nbsp;另一方面,隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的進(jìn)步,大量使用了精密設(shè)備、智能設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線等。這些設(shè)備或生產(chǎn)線需要要求更高的供電質(zhì)量,否則會(huì)影響生產(chǎn)或使用。因此,電能質(zhì)量必須及時(shí)跟進(jìn),以確保生產(chǎn)、生活的正常運(yùn)行。
這些用電設(shè)備都是非線性用電設(shè)備,但它們產(chǎn)生的諧波各不相同,具體舉例分析如下:
IT設(shè)備是精密性的設(shè)備,對(duì)各種頻率的干擾十分敏感,有高次諧波引起的電壓畸變將嚴(yán)重影響IT設(shè)備質(zhì)量,使通信線路比特錯(cuò)誤率大大提高,甚至可以高到使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
3.是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波:晶閘管整流設(shè)備。由于晶閘管整流在電力機(jī)車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用,給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道,晶閘管整流裝置采用移相控制,從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波,從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達(dá)基波的 30%;接容性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電壓,其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈沖整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明:由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。