电力谐波控制技术.doc

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1、电气工程新技术专题题目：电力谐波控制技术专业：电气工程及其自动化班级：*********姓名：*********学号：*********指导老师：*********供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅里叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。l电力谐波的来源电力系统中的谐波来自电气设备，也就是说来自发电设备和用电设备。由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。目前我国应用的发电机有两

2、大类：隐极机和凸极机。隐极机多用于汽轮发电机，凸极机多用于水轮发电机。对于谐波分量而言，隐极机优于凸极机，但随着科技进步，可控硅、IGBT等电子励磁装置的投入，使发电机的谐波分量有所上升。当发电机的端电压高于额定电压的10%以上时，由于电机的磁饱和，会使电压的三次谐波明显增加。同样在变压器的电源侧电压超过额定电压10%以上时，也会使二次侧电压的三次谐波明显增加。由于电网电压偏移在±7%以下，所以发电、变电设备产生的谐波分量都比较小，比国家的考核标准低的多，因此发电、变电设备不是影响电网电压波形方面质量的主要矛

3、盾。为此，影响电网电压波形质量的主要矛盾是非线性用电设备，也就是说非线性用电设备是主要的谐波源。非线性用电设备主要有以下四大类：²电弧加热设备：如电弧炉、电焊机等。²交流整流的直流用电设备：如电力机车、电解、电镀等。²交流整流再逆变用电设备：如变频调速、变频空调等。²开关电源设备：如中频炉、彩色电视机、电脑、电子整流器等。l电力谐波的危害²降低功率因数，降低电力设备容量。增加电力损耗；²导致配电系统共振，危机系统安全；²导致无功补偿设备无法正常运行甚至烧毁；²引起继电保护设施的误动作，导致意外断电；²增加电机

4、振动，影响产品质量和电机寿命；²导致变压器、线路、电机过热，加速设备绝缘老化；²延缓电弧熄灭，影响断路器的分段容量；²增加电压峰值，降低绝缘介质寿命；²导致中线过载，甚至引发事故；²导致电力计量仪表误差；²干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备。l电力谐波的抑制电力系统谐波抑制措施主要有三种。受端治理：即从受到谐波影响的设备或系统出发，提高它们抗谐波干扰能力。主动治理：即从谐波源本身出发，使谐波源不产生谐波或降低谐波源产生的谐波。被动治理：即外加滤波器，阻碍谐波源产生的谐波注入电网，或者阻碍电力系统的

5、谐波流入负载端。²受端治理措施1.改善供电环境，选择合理的供电方式一般当电网短路容量大于谐波源供电变压器容量20倍时，其产生的高次谐波对系统就不会有危险的影响，产生的谐波电压、谐波电流也在规定值以下I删。高一级电网的短路容量均大于同系统低一级电网的短路容量，因此将谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电，可以减少谐波对系统或其它设备的影响，这必须在电网规划和设计阶段考虑。保持负荷的三相平衡，能有效减少三次谐波。对谐波源负荷由专门的线路供电，减少谐波对其它负荷的影响，有助于集中抑制和消除谐波。2.防止并联

6、电容器组对谐波的放大在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时。在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危机电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。3.减少发电机谐波电动势畸变率在发电机制造上，可以采取一些列措施来消除或减少谐波电动势：①　星形连接不会出现三次或三的倍数次的各奇次谐波，因此，现代同步电机多采用星形连接。②　凸极同步发电机采用适当极靴宽度和不均匀气隙长度，可使气隙磁场波形

7、尽可能接近正弦分布，减少谐波电动势产生。①　采用短距绕组，增加每极每相槽数，可减少谐波电动势产生。②　水轮发电机等多极电机，转子励磁绕组常采用分数槽绕组，实现了极对与极对之间的分布，减少了磁势中的谐波分量。1.变压器采取措施，抑制谐波的产生变压器绕组如有一侧接成三角形，可以有效消除三次及其倍数次谐波，及时停运空载变压器，选用有载调压变压器，可以及时调整变压器母线电压，使变压器不至于过激励，从而减少谐波产生。2.提高设备抗谐波干扰能力提高设备抗谐波干扰能力，使其在谐波一定限度环境中能够正常工作，研制新型抗谐波设

8、备。3.改善谐波保护性能对谐波敏感设备采用灵敏的谐波保护装置，这能够保证在谐波超标情况下，设备不至于损坏，但不能保障设备的正常工作。²主动治理措施1.增加整流装置的脉动数整流装置产生的特征谐波电流次数与脉动次数P有关，（k=1，2，3）。当脉动数增加时，整流器产生的谐波次数也增高，而谐波电流近似与谐波次数成反比，因此一系列次数较低，幅值较大的谐波得到消除，谐波源产生的电流将减少。2.改变谐波源的配置