一、谐波的基本概念
在理想的电力系统中,电压和电流波形都是工频正弦波形,但在现实应用中,由于非线性负荷的存在,电网电压或电流的波形往往偏离了正弦发生畸变,畸变波形可以用一系列不同频率的正弦函数之和来近似表示。而谐波就是这些非基波频率的各次波。谐波主要是冶金如电弧炉、电焊机等、化工、电气化铁路及其他行业的换流设备、非用电设备产生的,这些设备统称为谐波源。
二、谐波对电力系统的危害
随着谐波源的增加,大量的谐波源电流流入电网,在电网阻抗下产生谐波压降,是电压波形发生畸变,使电源质量下降。给发供电设备、用户用电设备、用电计量、继电保护带来危害。谐波在电力系统及设备内部造成的危害,具体可表现为以下几点:
1.谐波对旋转电机的影响
当谐波电流流过发电机时,在发电机端产生谐波压降,使端电压波形畸变,谐波电压或谐波电流在电子绕阻、转子回路及铁芯中产生附加损耗,这是频率升高而使集肤、磁滞及涡流损耗增加,使绝缘呢材料承受的电气应力增大,而谐波电流会使变压器的铜耗增加,并会使铁芯产生附加震动,产生附加噪音,使附加损耗增加。当外电路呈容性时,谐波电路有可能诱发谐振,对变压器危害更大。对于供给不对称负荷的变压器磁路的饱和度提高,从而使交流励磁电流谐波分量大大增加。
2.谐波对电容器的影响
在谐波电压作用下,使电容器产生额外的功率损耗,实际电网的谐波电压在许多情况下使正弦波变为更尖的形状,因此,往往使tg加大,加速绝缘老化,缩短了电容器的寿命。如果电容器与电网其他部门之间产生串联或并联谐振,可能发生危险的过电压、过电流,这往往引起电容器熔丝熔断或电容器损坏。当发生这些故障后,许多运行或检修人员并意识不到这些。
3.谐波对继电保护和自动装置的影响
继电保护和自动装置对于保证电网的安全经济运行具有重要意义,注入电力网的谐波,会引起电力网各类保护和自动装置误动或拒动,如发电机的负序电流保护、主变压器的过流保护、母线查动保护、线路各类型距离保护和高频保护等等!
三、谐波的管理及防范措施
1.加强新装或增容器的谐波源管理:把好投运关,对具有谐波源的客户在申请用电时,根据谐波源和系统公用电网参数,进行谐波预测计算,对于超出允许值的客户,需采取限制谐波的措施,与用电设备同时投运,也就是说,对客户工程同时设计、同时施工、同时接入电网。新设备投运后,进行谐波实测复核,合格者才允许接网运行。
2.在日常工作中,电力部门应重视谐波管理,建立健全规章制度,加强谐波监督管理,对有谐波源的客户要定期测量、检查,加强管理力度。
3.为提高电网电能质量和供电效率,查明电力谐波来源,为对谐波开展有效治理提供依据,有条件可将基波电能与谐波电能分别计算,并区别出谐波潮流,根据情况可对向电力网注入谐波的客户进行处罚计费,使其尽快采取措施,以减少由其注入给电网的谐波量,从而保证电网的可靠运行和不损害线性负荷客户的利益。