通信机房电力系统谐波治理效益.pdf

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1、一、通信枢纽机房电力系统中谐波的主要来源与测试情况1.谐波的来源■发电设备电力系统中的谐波来自电气设备，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。■输配电系统产生的谐波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。■用电设备产生的谐波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较小。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盾，影响电网电压波形质量的主要矛盾是非线性用电设备，非线性用电设备是主要的谐

2、波源，非线性用电设备主要有以下四大类。■电弧加热设备：如电焊机等。■交流整流的直流用电设备：如电力机车、电解、电镀等。■交流整流再逆变用电设备：如变频调速器等。■开关电源设备：电子整流器等。2.通信枢纽机房谐波设备的情况通信枢纽机房内由于负载供电的不可间断性，使用了大量UPS和开关电源，这些设备输入级均为三相整流，产生大量谐波。开关电源、UPS设备先把交流整流成直流，再通过二次变换，变成相应的直流与交流。期间通过开关管控制变压器初级电流的开通和关闭，不仅在整流时产生谐波，而且在开关管开闭时，反射高频的谐波至电源。造成配变

3、的中心线电流居高不下，谐波还会通过配变污染到电网。图1交流整流电压、电流波形示意图二、谐波污染的危害1.增加了输电和供电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率，由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗和电能损耗，使导体严重发热。谐波对变压器的影响：谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，导致绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧电网中分布电容较大

4、或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3次谐波谐振，使变压器附加损耗增加，浪费电力资源。谐波对输电线路的影响：由于供电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗也增加。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备形成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生联谐振或并联谐振。一般情况下，并联谐波的谐振所产生的谐波过电压和过电流对相关设备的危害较大。当注入电网的谐波的频率位在网络谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐

5、波放大。在这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动，导致损坏设备，与此同时还产生相当大的谐波网损，造成绝缘被击穿的事故。谐波对电力电容器的影响：随着谐波电压的增高，一方面会加速电容器的老化，使电容器的损耗系数增大、附加损耗增加，从而容易发生故障和缩短电容器的寿命另一方面，电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时，就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等原因而不能正常地运行。2.影响继电保护和自动装置的工作和可靠性谐波对供电系统中以负序（基波）量为基

6、础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序（基波）量整定的保护装置整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加谐波的干扰则会引起负序电流保护误动，如果误动作后引起跳闸，则后果会相当严重。3.使测量和计量仪器的指示和计量不准确由于电力计量装置都是按50HZ标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响感应式电表的正常工作。4.干扰通信系统的工作供电线路上流过的3、5、7、11、13次等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，不但在邻近供电线路的通信线路中会产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通

7、信线路通话的清晰度，甚至在某些情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外，换相过程中产生的电磁噪声会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。谐波对供用电设备的影响：谐波的干扰会使计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，设备内的元件出现过热，从而使计算机及数据处理系统出现错误。对于带有提高功率因数用的电容器的设备来说，因为在一定参数的配合下，会形成某次谐波频率下的谐振，使电容器因过热而损坏。会使供电的高低压供电系统上的漏电装置误动作，严重影响供电安全。三、谐波治理方法目

8、前机房谐波治理可以区域集中治理和非线性用电设备处分散治理两种方法。按谁污染谁治理的原则，应该在非线性用电设备处分散治理，多采用安装滤波器来减少谐波分量。滤波器分为KYYLB有源电力滤波器和KYLB无源滤波装置两大类。1.KYLB无源滤波装置KYLB无源滤波装置通过LC串联或并联，使其在某次谐波产生谐振，当发生串联谐振