什么是谐波?
理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦由此便产生了谐波。
关于谐波
理想的供电应是单一恒定频率与规定幅值的稳定电压。当正弦波电压施加在非线性负载上,电流就变成了非正弦波,非正弦波电流在电网阻抗上产生压降,会使电压波形也变为非正弦波。对非正弦波作傅立叶级数分解,其中频率与工频相同的分量称为基波,频率大于工频的分量称为谐波
谐波危害
·电容器故障
·设备故障率升高
·PLC无故成或重置
·中线电缆发热
·控制器烧毁
·变频器突然停机
·开关设备温度高
·设备运行率达不到
·效率低下
·电机和变压器等设备的过热
·机械震动噪声变大
关于谐波
·随若各种新型、高效、多功能用电设备的不断更新,这些非线性电气设备使电网电压、电流波形实际上是不同程度畸变的非正弦波。如今广泛使用的负载大部分为非线性负载,如整流器、变频器、UPS、电梯、空调、节能灯、复印机、计算机、家用电器等。这些非线性负载会产生大量谐波电流并注入电网中,使电压波形产生畸变。这种电压谐波污染会对电网和所有后端用户产生严重的危害。另外,冲击性、波动性负载,比如:电弧炉、焊接设备等,在运行中不仅会产生大量的高次谐波,而且造成电压波动、闪变和三相不平衡等电能质量问题,危害电网的安全运行。谐波实际上生剂干扰量,使电网受到”污染”。
·瞬时影响
谐波会干扰电气系统中使用的控制器并造成晶闸管开关反向,这是由于电压的琴点漂移造成的。谐波会造成谐振并在电气设备中产生噪声(交流电机,变压器,电抗器等)。谐波会带来系统容量阑量的解氏。谐波会引起过热或发动机的不稳定。
·长期影响
电容器过热和退化(容量解氏)。
由变压器谐波损耗带来的温升。
母线,线缆及设备的温升。
温升会损耗电机及发动机。
温控设备动作(断路器及熔丝中的温度传感器)。
负载功率因数低引起的以下三种常见现象
1、电力系和用电企业的设备不能被充分利用.电力系统内的发电机和变压器等设备,在正常情况下,不允许长期超过额定电压和额定电流运行.因此当电压和电流都已达到额定值时,功率因数低便造成设备有功功率的输出减小,同样容量的设备功率因数越低,其输出的有功功率就越少
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2、引起电力系统电能损耗增大和供电质量降低,对输电和配电线路来说,线路中的损耗与电流大小的平方成正比,当输送同样大小的有功功率P=IUc0s时,功率因数c0s越低,输电线路中的电流I=P/UCos就越大,而线路的电能损耗增加是与电流的平方成正比的
3、当功率因数降低,线路电流增大时,势必造成线路中电压降增大,这将导致线路末端的电压降低,若要满足末端用户电压要求,则线路始端的电压就要升高,从而会使整个线路的供电质量降低,综上所述,提高用电功率因数是非常必要的,它不但可以提高电力系统和用电企业设备的利用率,做到在同样发电设备条件下,提高发电能力,而且可以减小电能损耗和提高用电质量.它是节约用电的一项很重要的技术措施,
功率因数过低
功率因数的校正可有效降低供电局电费账单中的罚款,同时可降低工厂内保护设备和导体上的额定电流负载.然而由于大量使用的非线性负载设备使得功率因数的校正变得日益艰难由于这些非线性负载的存在,在电气系统中单独加入电容器可能会对电容器以及系统中的其他设备造成一定风险,电容器可能由于过热或潜在的谐振风险而损坏。谐振会导致非常高的尖峰交流电压,并对一切负载造成损伤,这同时可能导致断路器的动作、设备的故障或是毁坏这些都将导致设备及生产的中断。
当电气系统中非线性负载的含量达到全部负载的50%时,以电容器作为功率因数调整的解决方案将不再可行,而必须用其他方式替代,其中一种便是使用有源电力滤波器或是其他电力电子设备通过注入无功电流以改善功率因数过低的状况、其他适用通过电力电子设备校正功率因数的场合,包括负载的波动非常快速或弹性设备存在的情况.由于电力电子设备
在周波量级测量并注入确定量的电流以达到设定值要求,即便是连续变化的负载也不是问题。基于这种原理不再需要现场调研以确定合适的治理额度。
功率因数补偿的方法
单个补偿或固定补偿:适用于对单一固定负载在进线端进行补偿,以减少连接电缆的负载。
分组补偿:适用于对某一特定的感性负载组(如电动机等),安装单个固定的电容器。
批量补偿:适用于大型波动负载的电力系统,通常在主配电站或变配电站安装电容组。
典型的功率因数补尝系统会根据现场无功功率的实际需求,安装多个电容器组。常用的规格有25kVar和50kVar。100kVar以上的案例可串联若干电容器组,这样可以减小电容器冲击电流对主网产生的波动和电网的干扰如有谐波畸变的因素,则需安装相应的调谐电抗器。