1 諧波

 

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

 

    2 諧波源

 

    向公用電網注入諧波電流或在公用電網上產生諧波電壓的電氣設備稱為諧波源。具有非線性特性的電氣設備是主要的諧波源，針對天津港這一特定供電環(huán)境而言，經天津電科院測試，主要的諧波源是采用交-直-交及變頻調速的碼頭機械，這些設備取用的電流是非正弦形的，其諧波分量使系統(tǒng)正弦電壓產生畸變。諧波電流的量取決于諧波源設備本身的特性及其工作狀況，而與電網參數(shù)無關，故可視為恒流源。各種晶閘管電路產生的諧波次數(shù)與其電路形式有關，稱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)脈沖不對稱或非穩(wěn)定工作狀態(tài)下，上述電路還會產生非特征諧波。進行諧波分析和計算最有意義的是特征諧波，如5，7，11，13次等。

 

    當電網接有多個諧波源時，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。但當各相激磁電流不平衡時，可使3次諧波的殘余分量(最多可達20%)進入電網。

 

    3 諧波傳輸

 

    對于多電壓等級的電網，其諧波的特點是諧波電流由低壓側流向高壓側，其大小基本上與高壓側參數(shù)無關，可視為恒流源。諧波電壓由高壓側傳輸?shù)降蛪簜?，可視為恒壓源。在進行諧波分析時，就是根據(jù)這個原則構造電網的諧波等效電路。

 

    3.1 電網元件的頻率特性

 

    在諧波頻率范圍內，由于渦流和漏磁場作用，電網元件的諧波參數(shù)要考慮長線效應，即變壓器和導線的等效電阻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、導線和電容器的電容C基本不隨頻率變化而保持恒定。負載阻抗與頻率的關系依負載的不同而異。

 

    3.2 電網等效電路

 

    電網可以由電網各元件的諧波參數(shù)Rn、In和Cn組成等效網絡。三相對稱電網的等效電路圖通常采用單相表示。根據(jù)等效電路計算各頻率下的節(jié)點導納矩陣Yn，求出阻抗Zn，計算諧波電壓Un=ZnIn。

 

    4 諧波限值

 

    為使電網諧波電壓保持在允許值以下，必須限制諧波源注入電網的諧波電流量。大多數(shù)工業(yè)發(fā)達國家相繼制定了電網諧波管理的標準或規(guī)定。

 

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