諧波是指頻率為基波頻率整數倍的一種正弦波。它是由於電網存在非線性元件和非線性負載,使得電網的電壓或電流的波形不僅僅是頻率為50Hz的正弦波(又稱基波),還含有與基波頻率(50Hz)成整數倍和分數倍頻率的其他正弦波。這些正弦波就稱為電網的諧波。其中頻率高於基波頻率的諧波叫高次諧波。對諸波頻率為基波頻率的分數倍時,稱為分數諧波或間諧波,電力系統中的諧波主要是高次諧波。

什麼叫諧波?它對電力系統有何影響?

電力系統產生諧波的原因,主要在於電力系統中存在著各種非線性元件(如帶鐵芯的變壓器、發電機、電動機等)和非線性負載(如電弧爐、大功率整流裝置等),當電力系統向非線性裝置及負荷供電時,這些裝置在傳遞(如變壓器)、變換(如交直流換流器)吸收(如電弧爐)系統發電機所供給的基波能量的同時,又把部分非正弦波反送電力系統,使電力系統的電壓正弦波發生畸變,形成一系列不同頻率和振幅的諧波。

諧波對電力系統的影響主要表現在以下幾方面:

①諧波電流透過變壓器,可使變壓器的鐵芯損耗明顯增加,從而使變壓器出現過熱,縮短使用壽命;

②諧波電流透過交流電動機,不僅會使電動機鐵芯損耗明顯增加,而且還使電動機轉子發生振動現象,嚴重影響機械加工產品質量;

③諧波對電容器的影響更為突出,含有高次諧波的電壓加在電容器兩端時,由於電容器對高次諧波的阻抗很小,所以電容器很易發生過負荷以致損壞;

④諧波電流可使電力線路的電能損耗增加;

⑤諧波可引起電力系統發生電壓諧振,從而線上路上產生過電壓,有可能擊穿線路裝置的絕緣;

⑥諧波使系統的繼電保護和自動裝置發生誤動作;

⑦諧波增大附加磁場干擾影響電子儀表和通訊系統的正常工作,降低通訊質量。

對於使用者使用的電力變壓器,使用者一般要求比較高的情況下,另外購置“諧波抑制器”,現在國內生產廠家很多,根據功率來配套電力變壓器。用以“抑制”諧波,使投入的無功補償電容器迴路不與系統產生“諧振”,在投切過程中不產生“合閘湧流”,保護電容器執行安全。

對於諧波干擾較高,配置的諧波抑制器又不起作用時,得需要採用在負載輸入側串聯電抗器的方法。

對於諧波含量高,且系統中的諧波含量已超出了國標的限額,用“抑制”已無法解決問題時,就要毫不猶豫地採用濾波的手段,針對某一次或某幾次大含量的諧波進行“濾除”,這就是當前人們說到的多重“濾波”了。濾除諧波,以保證系統中的諧波含量低於國標的限額,即同時能保證系統平安執行。濾除諧波的手段很多,可以使用有源濾波裝置,也可以使用無源濾波裝置,這要看使用者對供電質量的要求而定。

只要對使用者的裝置影響不大,濾除部分諧波,能提高無功就行了,但有的使用者對用電質量的要求較高。一般而言,由計算機控制的單位,其對電能質量的要求就較高些。

對於小功率精密裝置或對諧波更為敏感的產品,如精密裝置、電腦、plc、感測器、無線裝置的保護,可以使用諧波保護器。它能吸收各種頻率、各種能量的諧波干擾,將諧波消除在發生源,自動消除對用電裝置產生的隨機高次諧波和高頻噪聲、脈衝尖峰、電湧等干擾。

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