諧波的抑制與治理 電容器 1.1、諧波和無功功率的產(chǎn)生 在工業(yè)和生活用電負載中,阻感負載占有很大的比例。異步電動機、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負載。異步電動機和變壓器" />
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諧波的抑制與治理

發(fā)布時間:2017-07-07

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發(fā)布者:未知

    諧波的抑制與治理
 
    電容器
 
    1.1、諧波和無功功率的產(chǎn)生
 
    在工業(yè)和生活用電負載中,阻感負載占有很大的比例。異步電動機、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負載。異步電動機和變壓器所消耗的無功功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占有很高的比例。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一些無功功率。阻感負載必須吸收無功功率才能正常工作,這是由其本身的性質(zhì)所決定的。
 
    1.2、無功補償概述
 
    無功功率對供電系統(tǒng)和負荷的運行都是十分重要的。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡元件的阻抗主要是電感性的。因此,粗略地說,為了輸送有功功率,就要求送電端和受電端的電壓有一相位差,這在相當寬的范圍內(nèi)可以實現(xiàn);而為了輸送無功功率,則要求兩端電壓有一幅值差,這只能在很窄的范圍內(nèi)實現(xiàn)。
 
    不僅大多數(shù)網(wǎng)絡元件消耗有功功率,大多數(shù)負載也需要消耗無功功率。
 
    網(wǎng)絡元件和負載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡中某個地方獲得。顯然,這些無功功率如果都要由發(fā)電機提供并經(jīng)過長距離傳送是不合理的,通常也是不可能的。合理的方法應是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率,這就是無功補償。
 
    1.3、無功功率的影響
 
    1.1.1、無功功率的增加,會導致電流增大和視在功率增加,從而使發(fā)電機、變壓器及其他電氣設備容量和導線容量增加。同時,電力用戶的起動及控制設備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大。
 
    1.1.3、使線路及變壓器的電壓降增大,如果是沖擊性無功功率負載,還會使電壓產(chǎn)生劇烈波動,使供電質(zhì)量嚴重降低。
 
    1.4、無功補償?shù)淖饔?/div>
 
    無功補償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c:
 
    1.4.1、提高供用電系統(tǒng)及負載的功率因數(shù),降低設備容量,減少功率損耗。
 
    1.4.2、穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓,提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線中合適的地點設置動態(tài)無功補償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提高輸電能力。
 
    1.4.3、在電氣化鐵道等三相負載不平衡的場合,通過適當?shù)臒o功補償可以平衡三相的有功及無功負載。
 
    2、無源諧波濾除裝置
 
    無源濾波器主要是由電感器與電容器構(gòu)成。無源濾波裝置的成本較低,經(jīng)濟,簡便,因此獲得廣泛應用。無源濾波器可以分為并聯(lián)濾波器與串聯(lián)濾波器。
 
    從廣義的角度來講,頻率不等于工頻頻率的成分統(tǒng)統(tǒng)都是諧波。因此,工頻是單一頻率,而諧波有無限多種頻率,可見諧波具有無限的復雜性,使用并聯(lián)濾波器的方法顯然無法對付無限頻率成分的諧波。
 
    由電感與電容串聯(lián)構(gòu)成的LC串聯(lián)濾波器,具有一個阻抗很低的串聯(lián)諧振點,如果我們構(gòu)造一個串聯(lián)諧振點為工頻頻率的串聯(lián)濾波器,并將其串聯(lián)在線路中,就可以濾掉所有的諧波。這就是本文介紹的串聯(lián)濾波器,串聯(lián)濾波器由電感和電容串聯(lián)而成,并且串聯(lián)連接在電源與負荷之間,因此串聯(lián)濾波器的“串聯(lián)”二字具有雙重意思:一個意思表示電感與電容串聯(lián),另一個意思表示串聯(lián)在電路中使用。
 
    在三相電路中均接入串聯(lián)濾波器,由于串聯(lián)帶通濾波器對基波電流的阻抗很小,而對諧波電流的阻抗很大,于是只用一組濾波器就可以濾除所有頻率的諧波。
 
    由于濾除諧波的作用主要由電感完成,因此電感量越大濾除諧波的效果越好。但是電感量越大則價格越高,損耗越大,因此從成本及損耗上去考慮問題則希望電感量越小越好。當電感的基波感抗小于負荷等效基波阻抗的50%時,不能實現(xiàn)良好的濾波效果(負荷等效基波阻抗就是負荷相電壓有效值與相電流有效值的比值)。因此電感的基波感抗必須大于負荷等效基波阻抗的50%。
 
    實際的串聯(lián)濾波器成本主要由電感與電容器的成本構(gòu)成。串聯(lián)諧振的電感與電容對基波的阻抗相等并且電流相同,因此電感與電容的基波工作電壓相同。前面已經(jīng)說明,當電容器的實際工作電壓等于其額定電壓時,電容器的成本最低,因此電感的實際工作電壓應該等于電容器的額定電壓。電容器的額定電壓等級大都與電網(wǎng)電壓相當,如果電感的實際工作電壓等于電容器的額定電壓,相當于電感阻抗與負荷阻抗相當,可以取得最好的性能價格比。在這個基礎上,如果提高電感的感抗,雖然濾波效果可以提高但提高不多,電感的成本增加,電容器需要串聯(lián),成本急劇增加,性能價格比下降,因此電感的基波感抗大于負荷等效基波阻抗的200%沒有實際意義,如果降低電感的感抗,則濾波效果下降,電感的成本降低,電容器的容量增加因此成本增加,性能價格比也下降。為了獲得足夠的可靠性,電感與電容器的實際工作電壓應略低于電容器的額定電壓。
 
    當串聯(lián)濾波器連接在電源與諧波源之間時,諧波源的輸入電壓波形會發(fā)生嚴重畸變,正時這種電壓波形的畸變使得諧波源的電流接近正弦波。這種輸入電壓波形畸變可能會影響諧波源控制電路的正常運行,如果出現(xiàn)控制電路不能正常運行的情況,應該將控制電路的電源改接至串聯(lián)濾波器的前端。
 
    3、有源諧波濾除裝置
 
    有源諧波濾除裝置是在無源濾波裝置的基礎上發(fā)展起來的。
 
    有源濾波裝置能做到適時補償,且不增加電網(wǎng)的容性元件,濾波效果好,在其額定的無功功率范圍內(nèi),濾波效果是百分之百的。
 
    有源濾波裝置由于受到電力電子元件耐壓,額定電流的發(fā)展限制,成本極高,其制作也較之無源濾波裝置復雜得多,成本也就高得多了。
 
    有源濾波裝置主要是由電力電子元件組成電路,使之產(chǎn)生一個和系統(tǒng)的諧波同頻率、同幅度,但相位相反的諧波電流與系統(tǒng)中的諧波電流抵消。
 
    對單臺的有源濾波裝置而言,其利潤是可觀的,但用戶一般不愿意用有源濾波,對于諧波的含量,不必濾得太干凈,只要不危害其他用電器也就可以了。
 
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