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近年來，隨著各種整流和換流設(shè)備、電子設(shè)備、電弧爐、變頻器、日用電器和照明設(shè)備的大量應(yīng)用，使電網(wǎng)的電壓和電流發(fā)生了畸變，電網(wǎng)產(chǎn)生了大量的高次諧波。本文旨在論述諧波對工廠用電設(shè)備的影響及其抑制措施。
一、諧波的影響
1、變壓器
對變壓器而言，諧波電流可導(dǎo)致銅損和雜散銅損增加，諧波電壓則會增加鐵損。與純正基本波運(yùn)行的正弦電流和電壓相比較，諧波對變壓器的整體影響是溫升較高。必須注意的是：這些由諧波所引起的額外損失將與電流和頻率的平方成比例上升，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器的基波負(fù)載容量下降。而且諧波也會導(dǎo)致變壓器噪聲增加。
2、電力電纜
在導(dǎo)體中非正弦波電流所產(chǎn)生的熱量與具有相同均方根值的純正弦波電流相比較，則非正弦波會有較高的熱量。該額外溫升是由眾所周知的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)所引起的，而這兩種現(xiàn)象取決于頻率及導(dǎo)體的尺寸和間隔。這兩種效應(yīng)如同增加導(dǎo)體交流電阻，進(jìn)而導(dǎo)致I2Rac損耗增加。
3、電動機(jī)
4、開關(guān)
5、電子設(shè)備
計算機(jī)及部分電設(shè)備，如可編程控制器(PLC)，通常要求總諧波電壓畸變率(THD)小于5%，且個別諧波電壓畸變率低于3%，較高的畸變量可導(dǎo)致控制設(shè)備誤動作，進(jìn)而造成生產(chǎn)或運(yùn)行中斷，導(dǎo)致較大的經(jīng)濟(jì)損失。
二、諧波與功率損失
在電網(wǎng)電壓、電流波形畸變的情況下，視在功率S與有功功率P和無功功率Q之間的關(guān)系變?yōu)椋篠2 > P2 + Q2，視在功率中除去有功功率后，余下的功率包括兩部分�，F(xiàn)用C表示余下的其中一部分，稱之為畸變功率。這樣，視在功率就成為三向量之和，即：S2 = P2 + Q2 + C2 ，畸變功率C具有無功功率的性質(zhì)。因此，諧波電流的存在可看作是無功功率的增加，畸變功率也就可稱為諧波無功功率。它與電磁無功功率在電網(wǎng)中流動時一樣，會增加線路和變壓器的銅損耗，并使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低。
三、抑制諧波的措施
1、改變供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式;
2、合理選擇供電電壓;
3、設(shè)法減少諧波源的諧波注入量;
4、設(shè)置交流濾波器;
5、設(shè)置有源濾波器。
在這些措施中，措施1、2、3的實施是不現(xiàn)實或極其困難的，措施4效果也不是很好，措施5有源濾波器濾波效益可觀，并且技術(shù)日趨成熟，目前已逐步開始普及。有源濾波器目前全部為智能化控制，可以做到免調(diào)試。不僅能有效地濾除電網(wǎng)的各次諧波，而且還可以提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，從而取得非常滿意的節(jié)電效果。因為通常采用功率因數(shù)提高措施，雖然可以大幅度降低基波無功電流，但是必然會出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。這時，供電電流和電流中諧波電流大幅增加，諧波無功功率也相應(yīng)增加，使器件由于超溫和過壓而損壞，供電變壓器溫升加大。所以有源濾波器這一功能是非常必要的�，F(xiàn)在，該類濾波器已實現(xiàn)了平均無故障時間十年的要求，可以用于所有感性負(fù)載。只要是根據(jù)現(xiàn)場電氣參數(shù)準(zhǔn)確來配備，其在濾除諧波提高功率因數(shù)的同時，還可以起到可觀的節(jié)電
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