① 電力系統諧波產生的原因及影響。
呵呵
什麼是諧波?簡單地說,電力系統把50赫茲的電壓或者電流波,叫做基波,不是50Hz的電壓、電流就是諧波。
諧波產生的原因:
電網中有一些特殊的用電設備,比如:大功率整流器、中頻爐、變頻器、劣質節能燈,等等,這類設備的工作電流與電壓不成正比,我們叫它們為非線性的負載。
發電機發出的電能,本來是比較規整的50Hz的頻率,但是如果遇到非線性設備在電網中,這一些設備工作時,就會產生諧波。比如單相整流器,就把50Hz的基波,「整」成具有100Hz、150Hz、200Hz……等等成分的信號,就出現了諧波。這種會產生諧波的設備,我們常常叫它「諧波源」。
諧波的次數:諧波的頻率與50Hz的比值,就是諧波的次數,比如:150Hz的,叫3次諧波,350Hz的,叫7次諧波,等等。
電網中,奇次諧波較常見,最多的是3、5、7、9次。偶次諧波很少見。由於諧波次數越高(頻率越高),諧波的衰減就越快,所以21次以上的諧波,在電網中很少,因此諧波的監測與治理,都不超過21次。
諧波的危害:
諧波是電力系統中的一種能量污染,會導致電機發熱產生故障、電力保護誤動作、電腦通訊設備受干擾、……等等,其危害是很大的。
但是要消除非線性設備的諧波,需要很大的成本。簽於國家目前沒有法律處罰,所以絕大多數設備生產廠家都聽之任之,就像排放廢水廢氣一樣,國家不罰就不去治理。
【提高】「諧波」一詞起源於聲學,信號理論對諧波的定義是:一個任意的周期信號,可以分解成若干個單一頻率的正弦波的疊加,這些正弦波的頻率是按自然數列排列的,比如是:f、2f、3f、……Nf,等等。也就是說一系列頻率是f、2f、3f、……Nf的單一頻率的正弦波,可以合成一個任意的周期波形。這些正弦波中,頻率最低的一個正弦波,叫基波,f就是基頻,頻率為2f、3f、4f、5f……的信號,就叫諧波。
② 哪些設備和電路容易產生諧波
答:常見的產生諧波的設備和電路主要有以下幾種1) 非線性負載,例二極體整流電路(AC/DC)。2) 三相電壓或電流不對稱性負載。3) 逆變電路(DC/AC)。4) UPS,即不間斷電源。5) 晶閘管調壓裝置或調速電路。6) 電鍍設備。7) 電弧爐、礦熱爐、錳礦爐、電石爐、硅鐵爐。8) 電解槽。9) 電焊機(弧焊、縫焊、點焊、碰焊、對焊)。10) 電池充電機。11) 變頻器(低壓或高壓變頻器)。12) 脈幅調制(PWM)調壓電路及脈寬調制(PWM)調頻電路。13) 諧波的次數與整流電路的相數有關,例三相、六相、十二相、十八相、二十四相,當相數越多並通過移相方式就可使諧波次數及諧波分量減小。例:採用輸入變壓器移相技術的單元串聯在高壓變頻器的主電路。14) 開關電源。15) 斬波路、斬波調速。16) 工頻電爐。17) 中頻電爐。18) 天車、起重機械。19) 氣體放電的照明燈具,例:節能燈、熒光燈(T5、T8)、金鹵燈、鈉燈、汞燈、氪燈、氚燈等,使用時都有一定的諧波產生。20) 軟起動裝置(使用SCR)調壓。
③ 諧波電流會導致哪些故障現象
變頻器產生的諧波電流對於配電系統以及配電系統所供電的電子設備都是十分有害的,典型的危害如表4-1所示,這些危害中,有些是諧波電流直接導致的(例如發熱),有些危害是諧波電流產生諧波電壓導致的(例如對其他設備的影響)。由於產生這些問題的根源在於負載產生的諧波電流,因此統稱為諧波電流的問題。 表4-1:諧波電流導致的故障現象 現象 後果 原因 電纜過熱 電纜早期老化,絕緣損壞 諧波電流的頻率更高,電流發出的熱量與頻率的平方成正比 變壓器過熱 縮短變壓器壽命,降低變壓器的有效容量 頻率較高的電流產生更大的銅損和鐵損 變壓器雜訊大 降低環境舒適性 諧波電流所在的頻率更接近人耳的敏感區 零線中電流過大 電纜加速老化甚至誘發火災 單相變頻器產生的3次諧波在零線上疊加,電流有效值接近相線的1.7倍,並且電流頻率更高(發熱嚴重) 電網上的設備性能降低 CNC、PLC、UPS、變頻器等誤動作或者壽命縮短 諧波電流流過電網阻抗時,產生了諧波電壓,這些諧波電壓對電子設備形成干擾 無功補償電容過流 電容過熱甚至損壞、諧波放大、電容不能投切等 諧波電流更容易流過電容,造成電容過載,諧波電流還會誘發諧振,在電容上產生更大的諧波電流,導致電容過熱。 電機發熱、振動 電機繞組或軸承損壞 諧波電流施加在電機上導致高頻電流和負序電流,這是電機所不允許的 降低發電機或UPS的額定功率 發電機和UPS達不到額定的輸出功率 發電機和UPS的內阻較大,諧波電流流過這些電源時,會產生更大的諧波電壓,導致輸出電壓畸變過大,不能滿足負載的要求 保護設備的誤動作 意外跳閘、斷電,影響正常生產 大部分保護設備是按照正弦波電壓和電流進行設計和校準的,不適應諧波的場合 總結: 諧波電流導致的故障現象分為兩大類,第一,導致電纜或變壓器過熱;第二,導致電網上的其他設備出現誤動作或性能降低。無論那類故障現象,元兇都是諧波電流,過熱是由於電流直接導致的,干擾其它設備是由諧波電流產生諧波電壓後導致的。
④ 諧波對電力設備或電力系統的危害有哪些
1)變壓器電流諧波將增加銅損,諧波電壓將增加鐵損,其綜合結果就是使得變壓器的溫度上升。諧波還可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振,從而產生雜訊污染。
2)變頻器當變頻器輸入電壓發生畸變,輸入電流峰值增大,就使得變頻器整流二極體及電解電容負擔加重,容易產生過電壓或者過電流,導致變頻器的運行不正常。由於變頻器屬於電力電子裝置,很容易感受諧波失真而誤動作,從而影響變頻器的工作性能和使用壽命。
3)電動機電機繞組存在雜散電容,諧波主要引起電動機的附加發熱,導致電動機的額外溫升,使得電動機的機械效率下降。諧波的產生還會引起繞組不均勻處過熱導致的絕緣層損壞、電機轉矩脈沖及雜訊的增加。
4)供電線路高頻諧波電流使線路阻抗隨著頻率的增加而提高,對供電線路產生了附加諧波損耗,造成電能的浪費,並且導體對高頻諧波電流的集膚效應使線路的等效阻抗增加,導致線路壓降增大,輸出電纜的截面要相應增大。
5)電力電容器工頻狀態下,電力系統裝設的電容器比系統中的感抗要大得多。但在諧波頻率較高時,感抗值成倍增加而容抗值大幅減少,這就可能出現諧振,諧振造成異常電流進入電容器,導致電容器過熱,絕緣破壞直至燒毀。
此外,諧波可能導致開關設備、保護電器的誤動作,影響計量儀表測量精度。
⑤ 哪些設備會產生零序諧波
單相的非線性負荷會產生零序諧波。比如常用的一些辦公設備、日光燈等
⑥ 諧波源主要包括哪些設備
電力電子設備主要包括整流器、變頻器、開關電源、靜態換流器、晶閘管系統及其他SCR控制系統等。由於工業與民用電力設備常用到這類電力電子設備和電路如整流和變頻電路,其負載性質一般分為感性的容性兩種,感性負載的單相整流電路為含奇次諧波的電流型諧波源,其諧波含量與電容值大小有關,電容值越大,諧波含量越大。變頻電路諧波源由於採用的是相位控制,其諧波成分不僅含有整流倍數的諧波,還含有非整流倍數的間諧波。
(2)可飽和設備
可飽和設備主要包括變壓器、電動機、發電機等。可飽和設備是非線性設備,其鐵心材料具有非線性磁化曲線的磁滯回線,在正弦波電壓的作用下,勵磁電流為對稱函數,並滿足:f(ωt+π)=-f(ωt)
應用傅立葉及數分解時僅含有奇次項,對於三相對稱的變壓器,3次諧波的奇數倍(3次、6次、9次……)
諧波均勻為零序,可認為變壓器是只產生奇次諧波的電流源型諧波源。變壓器的諧波次數還受到一、二次側接線方式的影響,諧波的大小與磁路的結構形式、鐵心的飽和程度有關,變壓器空載時,鐵心的飽和程度超高,諧波電流就越大。與電力電子設備的電弧設備相比,可飽和設備上的諧波在未飽和的情況下,其諧波的幅值往往可以忽略。
(3)
電弧爐設備及氣體電光源設備
3.1
電弧爐在熔煉金屬過程中的非線性影響將產生大量的諧波。
3.2
氣體電光源包括熒光燈、鹵化燈、霓虹燈等。根據這類氣體放電光源的伏安特性,其非線性十分嚴重,同時含有負的伏安特性。而氣體燈具工作時要與電感性鎮流器相串聯,並使其綜合伏安特性不再為負才能正常工作。由於鎮流器的非線性相當嚴重,其中三次諧波含量在20%以上,其特性為對稱函數,只含有奇次諧波,所以氣體電光源設備屬於電流型諧波源。
⑦ 一般是什麼原因會造成的電壓諧波超標
您好:電網諧波是由於有諧波源造成的,諧波產生的根本原因是由於非線性負載所致。
電網諧波來自於3個方面:
一是發電源質量不高產生諧波:
發電機由於三相繞組在製作上很難做到絕對對稱,鐵心也很難做到絕對均勻一致和其他一些原因,發電源多少也會產生一些諧波,但一般來說很少。
二是輸配電系統產生諧波:
輸配電系統中主要是電力變壓器產生諧波,由於變壓器鐵心的飽和,磁化曲線的非線性,加上設計變壓器時考慮經濟性,其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上,這樣就使得磁化電流呈尖頂波形,因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結構形式、鐵心的飽和程度有關。鐵心的飽和程度越高,變壓器工作點偏離線性越遠,諧波電流也就越大,其中3次諧波電流可達額定電流0.5%。
三是用電設備產生的諧波:
晶閘管整流設備。由於晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關電源等許多方面得到了越來越廣泛的應用,給電網造成了大量的諧波。我們知道,晶閘管整流裝置採用移相控制,從電網吸收的是缺角的正弦波,從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波,從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負載時則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達基波的30%;接容性負載時則含有奇次諧波電壓,其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈沖整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經統計表明:由整流裝置產生的諧波占所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。
變頻裝置。變頻裝置常用於風機、水泵、電梯等設備中,由於採用了相位控制,諧波成份很復雜,除含有整數次諧波外,還含有分數次諧波,這類裝置的功率一般較大,隨著變頻調速的發展,對電網造成的諧波也越來越多。
電弧爐、電石爐。由於加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料,使得燃燒不穩定,引起三相負荷不平衡,產生諧波電流,經變壓器的三角形連接線圈而注入電網。其中主要是2 7次的諧波,平均可達基波的8% 20%,最大可達45%。
氣體放電類電光源。熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬於氣體放電類電光源。分析與測量這類電光源的伏安特性,可知其非線性十分嚴重,有的還含有負的伏安特性,它們會給電網造成奇次諧波電流。
家用電器。電視機、錄像機、計算機、調光燈具、調溫炊具等,因具有調壓整流裝置,會產生較深的奇次諧波。在洗衣機、電風扇、空調器等有繞組的設備中,因不平衡電流的變化也能使波形改變。這些家用電器雖然功率較小,但數量巨大,也是諧波的主要來源之一。
⑧ 電壓諧波的危害
諧波電壓定義:諧波電壓是由諧波電流和配電系統上產生的阻抗導致的電壓降。
其危害有:
1、高次諧波能使電網的電壓與電流波形發生畸變,另外相同頻率的諧波電壓和諧波電流要產生同次諧波的有功功率和無功功率,從而降低電網電壓,增加線路損耗,浪費電網容量,
2、影響供電系統的無功補償設備,諧波注入電網時容易造成變電站高壓電容過電流和過負荷,在諧波場合下,電容櫃無法正常投切,更嚴重的請況下,電容櫃會將電網諧波進一步放大。
3、影響設備的穩定性,尤其是對繼電保護裝置,危害特大。
4、諧波的存在會造成非同步電動機效率下降,雜訊增大;使低壓開關設備產生誤動作;對工業企業自動化的正常通訊造成干擾,影響電力電子計量設備的准確性。
5、諧波的存在會使電力變壓器的銅損和鐵損增加,直接影響變壓器的使用容量和使用效率;還會 造成變壓器雜訊增加,縮短變壓器的使用壽命。
⑨ 電力系統中諧波產生的原因
電網諧波主要由發電設備(電源端)、輸配電設備以及電力系統非線性負載等三個方面引起的。
1、電源端產生的諧波。
發電機的三相繞組在製作上很難做到絕對對稱,由於製作工藝影響,其鐵心也很難做到絕對的均勻一致,加上發電機的穩定性等其他一些原因,會產生一些諧波,但一般來說相對較少。
2、輸配電過程產生的諧波。
電力變壓器是輸配電過程中主要的諧波來源,由於變壓器的設計需要考慮經濟性,其鐵心的磁化曲線處於非線性的飽和狀態,使得工作時的磁化電流為尖頂型的波形,因而產生奇次諧波。
較高的變壓器鐵心飽和程度使得其工作點偏離了線性曲線,產生了較大的諧波電流,其奇次諧波電流的比例可以達到變壓器額定電流的0.5%以上。
3、電力設備產生的諧波。

(9)諧波電壓哪些設備引起擴展閱讀:
電力設備產生的諧波:
1、整流晶閘管設備。由於整流晶閘管廣泛應用在開關電源、機電控制、充電裝置等許多方面,給電網帶來了相當多的諧波。據統計,由整流設備引起的諧波將近達到全部諧波的40%,是諧波的一個主要來源。
2、變頻設備。電動機、電梯、水泵、風機等機電設備中常用的變頻設備,因為大部分是相位控制,其諧波成分比較復雜,除了整數次的諧波成分外,還含有一定分數次的諧波成分,變頻設備的功率一般較大,其廣泛應用對電網造成的諧波也越來越多。
3、氣體放電類電光源。氣體放電類電光源如高壓鈉燈、高壓汞燈、熒光燈以及金屬鹵化物燈等,其伏安特性的非線性相當嚴重,有的電光源還具有負伏安特性,這些都會給輸電網帶來奇次諧波成分。
4、家用電器設備。在空調器、冰箱、洗衣機、電風扇等含有繞組的用電設備中,由於不平衡電流的變化也能使電源波形發生改變。另外,計算機、電視機、溫控炊具、調光燈具等,因其具有一定的調壓整流功能,也會產生高次的奇次諧波成分。這些家用電器設備也成為諧波的一個主要來源。
5、其他用電設備。
⑩ 電壓諧波是什麼意思對日常生活有什麼影響嗎
正常市電為50hz電壓,如果含有其它倍數於50的電壓部分,那就是諧波。
日常生活中無影響。