《江陰和源電氣小知識》什么是非線性負(fù)荷諧波污染
2024-02-27
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要了解非線性負(fù)荷，必須先了解諧波和諧波畸變的幾個(gè)常識。
1.諧波畸變的定義
電力系統(tǒng)中的線性負(fù)荷不產(chǎn)生諧波，諧波畸變是由電力系統(tǒng)中的非線性設(shè)備引起的，流過非線性設(shè)備的電流和加在其上的電壓不成比例關(guān)系。雖然加在設(shè)備上的電壓是理想的正弦波，但流過其中的電流卻是非正弦的，即出現(xiàn)了諧波畸變的問題。當(dāng)電壓有較小增加時(shí)，電流可能成倍增加，并且其波形也將發(fā)生變化。
2.諧波畸變產(chǎn)生的原因
電力系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生主要來自電源和負(fù)荷兩大方面：其一是發(fā)電機(jī)和變壓器制造上的缺欠以及風(fēng)能、太陽能發(fā)電方式造成的；其二則是用戶端非線性負(fù)荷造成的。就電網(wǎng)的發(fā)展來看，后一種原因即非線性負(fù)荷的飛速發(fā)展較前者影響更大，是造成諧波污染的主要根源。
當(dāng)某一負(fù)荷施加正弦電壓，其電流若和該電壓及負(fù)荷阻抗成正比例關(guān)系，并隨電壓波形的變化而變化，這種負(fù)荷就叫做無畸變的線性負(fù)荷，如電阻性負(fù)載、恒速電機(jī)和同步電機(jī)等；當(dāng)某一負(fù)荷在每半周期產(chǎn)生的電流和施加的電壓不呈比例關(guān)系，而是呈現(xiàn)出非正弦畸變波形，這種負(fù)荷就屬于非線性負(fù)荷，如大容量閘晶管、可控硅整流器、逆變器、變流器等電子設(shè)備，以及電弧爐、化工電鍍設(shè)備、變頻起動電動機(jī)，甚至蓄電池充電器、鎮(zhèn)流器等。不可否認(rèn)，這些技術(shù)型設(shè)備在提高系統(tǒng)傳輸能力，改善了人民生活水平，但同時(shí)也使電力系統(tǒng)中產(chǎn)生了大量的高次諧波，從而加劇了電網(wǎng)電壓、電流波形畸變水平，惡化了電網(wǎng)運(yùn)行狀況，導(dǎo)致電網(wǎng)諧波污染日益嚴(yán)重。其后果是電能質(zhì)量降低,損耗增大，損壞設(shè)備，甚至引起系統(tǒng)故障。
3.諧波產(chǎn)生的原因
諧波導(dǎo)致供電電壓波形畸變，劣化公共連接點(diǎn)（PCC）供電質(zhì)量。同時(shí)，諧波電流進(jìn)入電網(wǎng)后有發(fā)生諧振的潛在危險(xiǎn)，諧振的后果將出現(xiàn)大范圍、大幅度的過電壓、過電流問題，進(jìn)一步威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，主要表現(xiàn)為：
a.大量諧波能使繼電器、自動裝置拒動或誤動，如零序電流過大就可能造成接地保護(hù)誤動；
b. 諧波數(shù)量大時(shí)能使系統(tǒng)中反映工頻正弦量的多數(shù)監(jiān)視、測量表計(jì)產(chǎn)生誤差；
c.諧波會影響通訊系統(tǒng)通話的清晰度，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生諧振，干擾整個(gè)通訊系統(tǒng)；
d.諧波能導(dǎo)致長距離輸電線單相重合閘失??；
e.諧波能影響避雷器安全運(yùn)行和損壞互感器；
f.諧波可使功率因數(shù)補(bǔ)償效果變劣；
g.系統(tǒng)諧波嚴(yán)重時(shí)能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)失靈。
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