1 引言
近年來,電力電子技術不斷地創新、發展,電力電子技術已被廣泛應用于人們的生活、學習、工作中,常用的充電裝置、計算機、UPS等都是電力電子技術發展的產物。這些設備的發明和使用給社會帶來*的便利,但隨著這些設備的大量應用,電能質量問題也十分突出。諧波作為目前危害電能質量的首要因素,受到了供用電雙方的高度重視。社會上已經有許多電能質量解決方案,并已經形成一個規模龐大的產業,安科瑞電氣就是其中的者。
2 諧波的產生和治理
諧波是什么?諧波通俗的來說就是指電流中所含有的頻率為基波整數倍的電量,我們常說的N次諧波,它們的頻率就是基波的N倍;從廣義上來說,任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波,這也就是為什么有時會有“間諧波”(非整數倍工頻頻率)的說法。
2.1 諧波的產生
在只含線性元件(電阻等)的線路中,流過的電流與施加的電壓成正比,電流波形為正弦波。而諧波產生的根本原因就是由于電力系統中某些設備和負荷的非線性特性,即所加的電壓與產生的電流不成正比關系造成的波形畸變。當電力系統向含有非線性元器件的設備供電時,這些設備不光變換、吸收系統的電能,還會把部分基波轉換成諧波,倒送入系統,污染電網。生活中常有的照明燈光、電視畫面明暗閃爍等情況,都和諧波有關。
2.2 諧波的危害
在輸配電網絡中,諧波會降低變壓器容量、減小線纜載流能力,嚴重時會造成突然電力中斷,造成重大社會經濟損失;在生產企業中,諧波會干擾通訊信號,還會引起元器件誤動作,降低設備穩定性導致殘次品率增加,還會加速設備老化縮短使用壽命,嚴重時可能損壞設備甚至引起火災。
2.3 產生諧波的設備
產生諧波的設備一般是非線性設備,主要分為以下幾類:
1. 具有鐵磁飽和特性的鐵芯設備,如變壓器、電抗器等;
2. 以具有強烈非線性特性的電弧為工作介質的設備,如氣體放電燈、交流弧焊機、煉鋼電弧爐等;
3. 以電力電子元件為基礎的設備,如開關電源、變流裝置、調壓裝置等。
一些常見的產生諧波的負載及其諧波量可參見表1。
表1 常見諧波負載的諧波含量
負載類型 | 典型諧波含量(%) | 負載類型 | 典型諧波含量(%) |
變頻器 | 33~50 | 中頻感應加熱電源 | 30~35 |
電梯 | 15~30 | 六脈沖整流器 | 28~38 |
LED燈 | 15~20 | 十二脈沖整流器 | 10~12 |
節能燈 | 15~30 | 電焊機 | 25~58 |
電子鎮流器 | 15~18 | 變頻空調 | 6~34 |
開關電源 | 20~30 | UPS | 10~25 |
2.4 諧波治理方案
目前諧波治理的措施主要有3種:受端治理,即從受到諧波影響的設備或系統出發,提高他們的抗諧波*力;主動治理,即從諧波源本身出發,使諧波源不產生或減少諧波;被動治理,即外加濾波裝置阻止諧波注入電網。被動治理是目前采用zui廣泛的諧波治理方案。
外加的濾波裝置有兩種,分別是無源濾波裝置和有源濾波裝置,他們各有優缺點。無源濾波裝置結構簡單,安裝方便,初期投入小,但是只能濾除固定次數的諧波且易與電網發生諧振;有源濾波裝置結構復雜,造價較高,但是補償效果好,后期維護方便,維護成本低。所以安裝有源濾波裝置是目前被廣泛應用的諧波治理方式。