1、 什么是谐波?
谐波---是指在工频50Hz基波上叠加的杂波,当电网中的电压或电流波形为非正弦波时,说明其中含有频率高于基波频率的电压或电流成分,即谐波。采用傅立叶分析方法,这些杂波可以分解为其频率相对于工频基波(50Hz)的倍数,称为该谐波的次数,例如,100Hz的波形为2次谐波,150Hz的波形为3次谐波,250Hz的波形为5次谐波等。
2、 谐波有什么危害?
谐波对配电系统的影响,与污水对水源的影响很相似,是对环境的一种污染。谐波对配电系统产生的影响,有些是表面的、直观的、短暂的,但更多的影响是潜在的、间接的、累积的。后者所产生的影响,是一种不易察觉的隐患,往往会对电网和企业造成严重的危害和经济损失。
(一)、对电力电网的具体危害:
1、造成电网的功率损耗增加,设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路设备过热等,降低发电、输电及用电设备的使用效率,大大增加电网线路损耗,浪费大量的电能。
2、在三相四线制系统中,特别三次谐波会产生非常大的零线电流,使配电变压器的零线电流甚至超过相电流,产生额外的热效应从而引起用电设备发热,使绝缘老化,线路过热甚至引发火灾。
3、谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或串联谐振,使谐波电流放大几倍甚至数十倍,引起电容器过压与过流,导致电容器及相连的电抗器和电阻器的损坏。
(二)、对电力变压器的危害:
1、谐波使变压器的铜耗增加,引起局部过热、震动、噪音增大、绕组附加发热、影响绝缘的局部放电和介质的增大。
2、谐波引起附加损耗使得变压器的磁滞及涡流损耗增加。
3、谐波引起变压器合闸涌流中的电流过大,对变压器的安全运行将造成威胁。
(三)、对用电安全的影响和干扰:
1、火灾影响:一些建筑物突发性火灾已被证明与电力谐波有关。目前,一些单位如商厦、网吧、计算机房、酒店的节能灯、调光器和电器设备中的开关电源应用很普遍,这些谐波源在没有采取滤波措施前,中性电流都很大,导致线路过热成为火灾事故的重大隐患。
2、设备影响:谐波的污染对继电保护、计算机系统和精密仪器等都可能影响正常的运行、降低设备寿命,甚至引起设备误动作而形成不必要的事故。
(四)、在信号干扰方面:
1、谐波会引起一些保护设备误动作,如继电保护,熔断器等。同时也会导致测量仪表计量不准。
2、谐波通过电磁感应和传导耦合等方式对邻近的电子设备和通信系统产生干扰,影响通信质量,严重时会导致它们无法正常工作。
谐波危害举例:
湖南衡阳2007年7月4日由于影院外霓虹灯内变压器温度过高引发大火;
大庆油田发生变压器爆炸;
唐山钢厂轧钢电机烧毁、电容器爆炸。
以上都是由于谐波发热引发用电事故,因此我们要在紧抓节能的同时,一定要采用安全可靠的产品,保证人身和生产安全。
3、 常见谐波源有哪些?
答:A、电弧加热设备:如电弧炉、矿热炉、电焊机等。
B、 交流整流的直流用电设备:如电力机车、电解、电镀等。
C、 交流整流再逆变用电设备:如变频调速、变频空调、UPS电源等。
D、 开关电源设备:如中频炉、彩色电视机、计算机等。
晶闸管整流设备:由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。晶闸管整流装置从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这类设备是最大的谐波源。
变频装置:变频装置常用于电机、风机、泵类、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成分非常复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉:由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2-7次的谐波,平均可达基波的8-20%,最大可达45%。
气体放电类电光源:荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。
家用电器:电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等,因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。
4、 谐波治理有什么好的方法?
答:谐波治理首先要取得正确的测量数据,然后通过对数据的分析能够知道谐波分布的情况,然后按着实际情况采取治理方法,目前常见的治理方法有三种:
A、无源滤波器
也称LC滤波器,即采用电抗器和电容器组成谐振回路滤除谐波,由于该类设备滤波效果受电网阻抗特性影响很大,在特定频率下,电网阻抗和LC滤波器之间可能会发生并联谐振或者串联谐振。使用LC滤波器容易产生无功功率过补偿问题,过载时会被烧毁。该类设备仅对固有频率的谐波有滤波效果,若要滤除不同频率的谐波,则需要不同次谐波通道的滤波器。如果系统负载发生变化,谐振频率可能会改变,滤波效果也会降低。
B、有源滤波器
有源滤波器采用的是谐波电流发生器和数字信号控制系统,向系统注入补偿谐波电流,以抵消非线性负荷所产生的谐波电流。由于此类设备采用了电容器和电子元件,维护工作量大,运行损耗较大,设备造价高,在补偿谐波的同时,也会注入新的谐波。
C、磁性滤波器
为了更有效、更可靠地解决用电系统谐波问题,力迅电通科技(北京)有限公司基于雄厚的技术实力和丰富经验,经过多年的研发,推出了第三代治理谐波的新产品——磁性滤波器。
磁性滤波器又名“消谐宝”,是电网谐波的克星!所谓磁性滤波器是指采用软磁材料制造,利用电磁原理和磁场滤波技术,用于滤除谐波的装置,可滤除2~60次谐波,达到消除谐波、匹配合适电压、降低零序电流、调整三相平衡,净化电能质量、保护用电设备的目的。同时提高功率因数,且不存在过补现象。
磁性滤波器由硅钢片组成的铁芯和绕组线圈组成,磁性滤波器采用磁路对称设计和磁场滤波技术,纯一的磁性材料,不含电容器,安全可靠,使用寿命长,属于免维护类产品。磁性滤波器直接串联/并联于线路中,无需调试,使复杂的谐波治理变得非常简单。
性能对比
序号 |
性能指标 |
无源滤波器 |
有源滤波器 |
磁性滤波器 |
1 |
技术路线 |
电路滤波 |
电路滤波 |
磁场滤波 |
2 |
安全可靠性 |
一般 |
一般 |
高 |
3 |
节能效果 |
中 |
差 |
优 |
4 |
自身耗能 |
低 |
高 |
低 |
5 |
是否谐波源 |
否 |
是 |
否 |
6 |
滤波通道 |
单次 |
2-60 |
2-60 |
7 |
滤波效果 |
中 |
较高 |
高 |
8 |
匹配合适电压 |
否 |
否 |
可 |
9 |
调整三相不平衡 |
否 |
否 |
可 |
10 |
投资成本 |
中 |
大 |
小 |
11 |
维护量 |
大 |
大 |
无 |
12 |
安装调试 |
复杂 |
复杂 |
简单 |
13 |
性价比 |
中 |
差 |
优 |
5、 为什么说磁性滤波器是谐波治理上的突破性产品?
答:首先磁性滤波器是使用磁场滤波的先进技术,把谐波污染在电磁转换的时候,磁场中进行解决,不需要另外的能耗,这一点要优于有源滤波器;
其次磁性滤波器在滤波过程中不使用电容器,不会存在过补的问题,避免了过补引起系统谐振的可能,使得系统更加安全;
再者磁性滤波器是免维护产品,使用寿命长,能适合恶劣的工作环境。
6、 在变频器上谐波治理容易过补该如何解决?
答:因为变频器的功率因数很高,很容易产生过补偿,今天有了磁性滤波器就不用担心这个问题了,磁性滤波器在滤波过程中不需要电容补偿,所以不会出现过补现象,并能进一步提高功率因数。
7、 磁性滤波器在治理谐波上利用的是什么原理?
答:磁性滤波器采用的是最新专利技术---磁场滤波技术,是通过改变磁路结构,利用磁场进行滤波的技术(不含电容器的滤波新技术)。其原理是由铁芯和线圈组成特殊设计的品字形结构,从而形成特定的磁场,能使谐波电流产生的磁场相互抵消,达到滤除谐波、净化电能的目的。
8、 无级调节滤波补偿装置可以用在什么系统里面?
答:无级调节滤波补偿装置可以应用在各种需要滤波补偿的系统当中,特别是对功率因数要求比较高的系统,无级调节滤波补偿装置可以说是最优选择了。
9、无级调节滤波补偿装置与有源滤波器器有什么区别?
无级调节滤波补偿装置采用的是我公司自行生产的可控电抗器作为核心滤波单元,所以在滤波方面能耗要远远低于有源滤波器。再者,无级调节滤波补偿装置维护量很小,不会像有源滤波器那样需要大量的维护费用和代价。
10、 节能品字型变压器与传统变压器相比有什么优点?
节能品字变压器是我公司研制的新产品,自身采用品字型磁路对称结构,本身就有滤波功能,并可以短路3次谐波,还具有调节三相不平衡的作用,同时有能实现零线滤波。
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