1. 电力系统谐波源
)发电源质量不高产生谐波;
由于发电机制造工艺的问题,致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波,因此,产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势,即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然,几个这样的电源并网时,总电源的电流也将偏离正弦波。发电机发出谐波电势的同时也会有谐波电势产生,其谐波电势取决于发电机本身的结构和工作状况,基本上与外接阻抗无关。故可视为谐波恒压源,但其值很小。
(2)输配电系统产生谐波;
供电系统本身存在的非线性元件是谐波的又一来源。这些非线性元件主要有变压器激磁支路、交直流换流站的可控硅控制元件、可控硅控制的电容器、电抗器组等。
(3)用电设备产生的谐波。
由于用电设备的非线性,导致谐波的产生。当电流流经线性负载时,负载上电流与施加电压呈线性关系;而电流流经非线性负载时,则负载上电流为非正弦电波,即产生了谐波。常见的非线性负载如:整流器、开关电源、变频调速器、电子计算机、UPS、荧光灯、微波炉、电视机等。
2. 电力 谐波
谐波的特性:
1)谐波有功功率是由非线性负荷产生。
2)谐波有功方向与基波有功方向相反,即由用户端送入电网。
3)对于谐波源用户而言,其计量入口处的总有功将是基波有功和谐波有功之代数和。(实为相减)。
4)非线性负荷在其工作过程中将基波的部分功率转变成谐波有功,谐波有功将在网络内流动,并在各输配电元件和其他设备中产生损耗和干扰。
3. 电力系统谐波来源
功率是指谐波产生的有功功率,也称谐波损耗。有功功率的计量单位是千瓦(kW)或瓦(W)。
谐波(harmonic wavelength),是一个数学或物理学概念,是指周期函数或周期性的波形中能用常数、与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函数的线性组合表达的部分。从严格的意义来讲,谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲,由于交流电网有效分量为工频单一频率,因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波,这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念,才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
4. 电力系统谐波的研究及治理
谐波问题由来已久,近年来这一问题由于两个因素的共同作用使谐波变得更加严重。这两个因素是:工业界为提高生产效率和可靠性而广泛使用变频器等电力电子装置,使得谐波源大量增加;电力用户为改善功率因数而大量增加电容器组,并联电容器以谐振的方式加重了谐波的危害。非线性负荷产生的谐波电流注入电网,使变压器低压侧谐波电压升高,低压侧负荷由于谐波干扰而影响正常工作;另一方面谐波电压又通过供电变压器传递到高压侧干扰其它用户。高次谐波的危害具体表现在以下几个方面:(1)导致输入电源的输入功率因数下降、电能的可利用率下降,从而造成日常的运维成本的增大。相关的统计资料显示:在后接负载量不变的条件下,在釆用适当的谐波电流治理措施后,如果能将输入电流畸变率THD_I从32%下降到9%左右的话,就可将它们的输入视在电流下降10%左右,或使功率因数提高11%。(2)因输入变压器、发电机、电力电缆、电动机和断路器开关的温升增高而导致其故障率增大,迫使它们必须进入降额使用工作状态,从而造成低压供电系统的建设投资成本的增大。例如,一台负载率为76%的干式变压器,带有6脉冲整流型非线性负载且其输入电流畸变为THD_I=30%左右时,与带电阻性负载时的工作温度相比,变压器绕组的工作温升相对升高70℃。这是由于高次谐波电流产生的高频“趋肤效应”产生的额外“铜耗”,而导致变压器的工作温度额外升高。(3)谐波电流使开关设备在起动瞬间产生很高的浪涌电流,破坏绝缘,还会引起开关跳脱、引起误动作。保护电器电流中含有的谐波会产生额外转距,改变电器动作特性,引起误动作,甚至改变其操作特性,或烧毁线圈。(4)计算机和一些其它电子设备,通常要求总谐波电压畸变率(THD)小于5%,且个别谐波电压畸变率低于3%,较高的畸变量可导致控制设备误动作,进而造成生产或运行中断,导致较大的经济损失。据IBM统计,电脑“死机”等故障的罪魁祸首,60%与谐波有关。(5)高次谐波由于频率增大,电容器对高次谐波阻抗减小,因过电流而导致温度升高过热、甚至损坏电容器;电容器与系统中的感性负荷构成的并联或串联电路,还有可能发生共振,放大谐波电流或电压,加重谐波的危害。谐波经由电容器组和电网电感形成的并联谐振回路,可被放大到20倍,使电容器无法投入使用。
5. 电力系统谐波源按非线性特性分为
谐波分析法不可以用于非线性电路,方法的内容之一是用近似方程有、无周期解来判断原系统方程有、无周期解。
原始的谐波平衡法,其基本原理是将动态方程的每一状态变量用一个傅里叶级数表示,以满足其周期性的要求。
然后,应用优化算法,优化傅里叶级数的系数,使得系统方程具有最小的误差。
这种原始方法,虽然避开了在时域内对动态方程进行数值积分迭代的复杂过程.