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谐波影响跳闸及能量损失解析及解决方案

(2014-11-27 09:29:30)
  

   问题一:谐波导致意外跳闸

 

    谐波电流导致的一个典型故障现象是意外跳闸,也就是电路的负荷远没有达到额定负荷的状态下,电路保护装置就会动作。

 

    谐波电流导致电路保护装置意外动作的机理取决于电路保护装置工作原理。单相电路跳闸的原因大多是因为电流峰值过大,导致电路保护装置动作。通过前面的分析可知,单相整流电路的电流波形为脉冲波形。由于电流持续时间短,要输出同样的功率,脉冲电流的幅度就必须高。换个表述方式,脉冲电流要提供与正弦波电流同样的功率,或者说,脉冲电流要具有与正弦波电流同样的有效值,则脉冲电流的峰值要远高于正弦波电流的峰值才行,具体高出多少与整流电路中的滤波电容的大小、负载的大小等因素有关,大约在2~3倍。如果电路保护装置是通过检测峰值电流来动作的,就会出现误动作。

 

    当电路保护装置的触发条件中包含负序电流时,如果电流中包含较大的负序谐波电流成份,电路保护装置可能会被触发。

 

    问题二:导致额外的能量损失

 

    谐波电流导致额外的电能消耗主要体现在两个方面:无功功率和电阻损耗。

 

    有时,不仅无功补偿器出现故障,甚至变压器也会遭到损坏。谐波电流造成这些危害的根本原因是谐波电流在无功补偿装置与变压器构成的回路中发生了LC并联谐振。LC并联谐振会导致电流方法,烧毁无功补偿装置。

 

    功率等于电压和电流的乘积。只有当电压与电流同频、同相时,也就是电压与电流具有相同的频率与相同的相位时,产生的功率才是有功功率。谐波电流与基波电压的频率不同,因此产生的功率是无功功率。

 

    谐波电流流过变压器、电缆是要发热,根据能量转换定律,这部分热能肯定也是来自发电厂。因此,如果减小了谐波电流导致的各种发热,也就是节省了能量。

 

    由于大量使用电力电子设备,变频器,中频炉等,谐波电流的危害已经成为最严重的电能质量问题。解决谐波电流危害的最有效方法就是在谐波源的位置消除谐波电流。如果限于条件,只能在母线上采取措施,则有些故障现象可能不会消失。

 

    解决方案:使用有源电力滤波器

 

  国内外有多种有源电力滤波器,这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器(APF)理论在20世纪60年代形成,后来着大中功率全控型半导体器件的成熟,脉冲宽度调制(PWM)控制技术的进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出,有源电力滤波器得以迅速发展。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流,由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流频谱,以抵消原线路谐波源所产生的谐波,从而使电网电流只含有基波分量。其中核心部分是谐波电流发生器与控制系统,即其工作靠数字信号处理(DSP)技术控制快速绝缘双极晶体管(1GBT)来完成。

 

  目前,在具体的谐波治理方面,出现了无源滤波器(LC滤波器)与有源电力滤波器互补混合使用的方式,充分发挥LC滤波器结构简单、易实现、成本低,有源电力滤波器补偿性能好的优点,克服有源电力滤波器容量大、成本高的缺点,两者结合使用,从而使整个系统获得良好的性能。转载:http://www.kenow.com.cn/newsview.aspx?newsid=303&classid=1

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