1 諧波

 

    對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量被稱(chēng)為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1)稱(chēng)為諧波次數(shù)。諧波實(shí)際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。其頻率范圍一般為2≤n≤40。

 

    2 諧波源

 

    向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備稱(chēng)為諧波源。具有非線性特性的電氣設(shè)備是主要的諧波源，針對(duì)天津港這一特定供電環(huán)境而言，經(jīng)天津電科院測(cè)試，主要的諧波源是采用交-直-交及變頻調(diào)速的碼頭機(jī)械，這些設(shè)備取用的電流是非正弦形的，其諧波分量使系統(tǒng)正弦電壓產(chǎn)生畸變。諧波電流的量取決于諧波源設(shè)備本身的特性及其工作狀況，而與電網(wǎng)參數(shù)無(wú)關(guān)，故可視為恒流源。各種晶閘管電路產(chǎn)生的諧波次數(shù)與其電路形式有關(guān)，稱(chēng)為該電路的特征諧波。除特征諧波外，在三相電壓不平衡，觸發(fā)脈沖不對(duì)稱(chēng)或非穩(wěn)定工作狀態(tài)下，上述電路還會(huì)產(chǎn)生非特征諧波。進(jìn)行諧波分析和計(jì)算最有意義的是特征諧波，如5，7，11，13次等。

 

    當(dāng)電網(wǎng)接有多個(gè)諧波源時(shí)，由于各諧波源的同次諧波電流分量的相位不同，其和將小于各分量的算術(shù)和。變壓器激磁電流中含有3，5，7等各次諧波分量。由于變壓器的原副邊繞組中總有一組為角形接法，為3次諧波提供了通路，故3次諧波電流不流入電網(wǎng)。但當(dāng)各相激磁電流不平衡時(shí)，可使3次諧波的殘余分量(最多可達(dá)20%)進(jìn)入電網(wǎng)。

 

    3 諧波傳輸

 

    對(duì)于多電壓等級(jí)的電網(wǎng)，其諧波的特點(diǎn)是諧波電流由低壓側(cè)流向高壓側(cè)，其大小基本上與高壓側(cè)參數(shù)無(wú)關(guān)，可視為恒流源。諧波電壓由高壓側(cè)傳輸?shù)降蛪簜?cè)，可視為恒壓源。在進(jìn)行諧波分析時(shí)，就是根據(jù)這個(gè)原則構(gòu)造電網(wǎng)的諧波等效電路。

 

    3.1 電網(wǎng)元件的頻率特性

 

    在諧波頻率范圍內(nèi)，由于渦流和漏磁場(chǎng)作用，電網(wǎng)元件的諧波參數(shù)要考慮長(zhǎng)線效應(yīng)，即變壓器和導(dǎo)線的等效電阻R隨頻率的上升而增加，等效電感L隨頻率的上升而降低。電纜、導(dǎo)線和電容器的電容C基本不隨頻率變化而保持恒定。負(fù)載阻抗與頻率的關(guān)系依負(fù)載的不同而異。

 

    3.2 電網(wǎng)等效電路

 

    電網(wǎng)可以由電網(wǎng)各元件的諧波參數(shù)Rn、In和Cn組成等效網(wǎng)絡(luò)。三相對(duì)稱(chēng)電網(wǎng)的等效電路圖通常采用單相表示。根據(jù)等效電路計(jì)算各頻率下的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Yn，求出阻抗Zn，計(jì)算諧波電壓Un=ZnIn。

 

    4 諧波限值

 

    為使電網(wǎng)諧波電壓保持在允許值以下，必須限制諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流量。大多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼制定了電網(wǎng)諧波管理的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。

 

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