有源滤波对电网的危害分析

发表时间:2020/9/3   来源:《中国电业》2020年第9期   作者:徐智勇
[导读] 随着近年来太阳能、风能、生物能等可在生资源广泛应用

        1 总体概况
        随着近年来太阳能、风能、生物能等可在生资源广泛应用,对电网稳定性和质量造成一定影响。其中随着人民对生活质量的提高,景观照明、电动车充电桩、空调、水泵、LED电子屏幕、变频器、电梯等大量用的LED灯等非线性负载,在运行过程会产生大量的谐波。谐波的产生,对电网稳定性造成较大影响,按照电网要求对于谐波很大的负载设备,在低压系统中必须配置有源滤波来进行谐波的治理和无功功率的治理。
2 谐波对电网的危害
(1)对电费计量系统的危害:
        由于谐波电流的波形不同于基波电流,当系统谐波电流含量较高时,会严重影响电费计量系统,计量系统若不能区分谐波电流与基波电流,将谐波电流计为有功电流,造成用户多支出电费。
        (2)对计算机和一些其它电子设备的危害:
        如PLC 等,对电能质量要求较高,较高的谐波可导致控制设备误动作,进而造成生产或运行中断,导致较大的经济损失。
        (3)对变压器的危害:
        对于变压器而言,谐波电流可导致铜损和杂散损增加,谐波电压则会增加铁损。与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较,谐波对变压器的整体影响是温升较高。须注意的是; 这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升,进而导致变压器的基波负载容量下降。而当为非线性负载选择正确的变压器额定容量时,应考虑足够的降载因子,以确保变压器温升在允许的范围内。还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(仟瓦一小时)反应在电费上,而且谐波也会导致变压器噪声增加,影响变压器使用寿命。
        (4)谐波对电缆而言会导致损耗增加。
        (5)谐波会导致电动机,发电机效率下降,也有可能导致机械损坏的危险。
        (7)电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感, 亦可能造成对通讯设备的干扰。
        (8)像其它设备一样,谐波电流也会引起开关之额外损失, 谐波会引起自动装置产生干扰,容易引起误动。
        (9)电力电容器会由于谐波电压引起附加绝缘介质损耗加大、温度升高,加快电容器绝缘老化,甚至引起过热使电容器损坏。
        (10)电容器过流、发热、增加损耗,导致介质绝缘性能下降,最后造成内部击穿;同时可能形成电流谐振,一旦产生电流谐振,将使大批电容器过流,使熔丝经常损坏或者成批的电容器损坏。
        (11)不合理的补偿方式(纯电容补偿)会引起谐振,谐振取决于对谐波的放大程度,如谐波放大严重会引起变压器,电缆,开关设备,电容器过载,也有可能引起设备烧毁现象。
3 谐波电压,电流标准符合 GB/T14549-93
        (1)谐波电压测试依据:
        (2)根据国家标准《GB/T 14549-1993》中有关谐波电压限值的规定:
        (3)公用电网谐波电压(相电压)限值见下表:


        (4)谐波电流测试依据:
        (5)根据国家标准《GB/T 14549-1993》中公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过下表中规定的允许值:
        (6)共用电网谐波电流限值见下表:


该标准规定:
当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时,
按下式修正上表中的谐波电流允许值:
                         Ih=Sk1/Sk2*Ihp
式中,Sk1——公共连接点的最小短路容量,MVA;
Sk2——基准短路容量,MVA;
Ihp——上表中的第h次谐波电流允许值;
Ih —— 短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值。
n次谐波电流含有率以HRIn表示:HRIn=In/I1*100%       
式中,In为第n次谐波电流有效值;I1为基波电流有效值。                                                                     
电流谐波总畸变率THDi定义为 THDi=Ih/I1*100%
式中,Ih为总谐波电流有效值。
                                                 
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