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諧波對老化電力設備的影響
發(fā)布時間:2012-03-13點擊次數(shù):3459
目前,電網中諧波干擾大量涌現(xiàn),諧波問題日趨復雜,因此諧波治理課題也越來越受到研究者的重視。諧波的產生與近年來非線性設備的大量采用有很大關系,另外廣泛應用的傳統(tǒng)變壓器和鐵芯電抗器也會產生諧波。國外經驗表明,各種非線性電力設備容量的增長率超過電網的發(fā)電設備容量的增長率,這一事實說明諧波問題更加突出。諧波的存在會影響整個電網環(huán)境,對電力設備以及絕緣造成不利影響。比如,諧波會使電廠設備絕緣老化,從而縮短它們的使用壽命。國內外運行經驗表明,受諧波影響而致?lián)p壞的電氣設備中,電力電容器占有最大比例。現(xiàn)在,金屬化膜電容器以其良好的自愈性能在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應用,因此,有必要了解諧波對金屬化膜電容器壽命的影響,這樣才能更好的對金屬化膜電容器進行諧波治理。
變壓器的諧波電流是由其勵磁回路的非線性引起的。加在變壓器上的電壓通常是正弦電壓,因此鐵芯中磁通也是按照正弦規(guī)律變化的,但是由于鐵芯磁化曲線的非線性,產生正弦磁通的勵磁電流也只能是非線性的。此外,還有許多諧波源,比如電視機、熒光燈、個人計算機等,它們雖然單臺功率很小,但其龐大的數(shù)量所帶來的諧波污染也是十分嚴重的。
在各種電力電子裝置中,整流設備所占的比重最大,目前,常用的整流電路大都采用晶閘管相控整流電路或二極管整流電路,比如直流側采用電容濾波的二極管整流電路,這種電路輸入電流的基波分量的相位與電源電壓相位大體相同,因此基波功率因數(shù)接近于1,但其輸入電流的諧波分量卻很大,給電網造成嚴重污染,也使得總的功率因數(shù)很低。除此之外,逆變器、直流斬波器的應用也較多,這些裝置所需的直流電源主要來自整流電路,因而諧波問題也很嚴重。可以看到交流側的電流是一段段的梯形波,而直流側的電壓也含有紋波,這說明整流器在交流側和直流側都要產生高次諧波。
電力系統(tǒng)中產生諧波的源主要來自各種非線性用電設備,例如:電力電子裝置,電弧爐,家用電器,以及變壓器和鐵芯電抗器等。在電力電子裝置大量應用之前,最主要的諧波治理源是電力變壓器的勵磁電流,其次是發(fā)電機,而在電力電子設備大量應用之后,后者成為最主要的諧波源。