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谐波治理的工作原理分析研究

发布日期：2015-11-11 来源：网络 作者：王晓金

谐波治理的工作原理

电网谐波对电气设备的正常运行危害很大，它可导致电容器过流损坏、电动机柜不稳、继电保护装置误动、计算机等敏感电器发生功能错误等。

向电网注入谐波电流的电气设备主要有晶闸管电路和功率变频装置，家用电器如电视机等也产生谐波电流。

当谐波电流超出规程允许值，或者谐波电流虽然不大、但电气设备受到干扰时，通常应采取技术措施加以防治，例如提高谐波源设备的电压等级、对谐波源设备集中供电、改变其工作时间等。但是上述方法并不能保证完全奏效，同时还要付出相应得改造费用。

解决谐波问题的较佳途径有二，一是设置失谐滤波回路，二是设置调谐滤波回路。二种方法各有侧重。失谐滤波回路以无功补偿为主，同时对谐波具有抗拒作用，不使谐波对无功补偿设备产生危害。调谐波回路以滤除谐波为主，同时兼有无功补偿作用。

工作原理

1.1谐波电流

如果用户安装有晶闸管变流器设备，则会产生以下问题：

A.变流器需要感性无功功率

B.向电网注入谐波电流

由于变流器的控制角a的作用，使电流和电压发生相位移，形成感性无功功率QL，QL非常大值为变流器的额定功率。

变流器除了需要无功功率外，还向电网注入谐波电流，其频率由变流电路的脉动数P(即一个电网周期内的换向次数)决定。例如较常用的三相桥式电路，其脉动数批P=6。

通过对变流器网侧电流进行傅立叶分解，除了含有基波电流外，还含一系列的谐波电流， 。特征谐波电流的次数为

Hc=kp±1

P:变流器脉动数

K:正整数123………

谐波电流在电网阻抗上产生同频率的电压降，并叠加在基波正弦电压上，使电压发生畸变。

在接有谐波源负载的电网上直接连接电容器，会出现其他方面的问题。

因为电容器容抗和电网阻抗形成一个并联谐振回路，在谐振频率下其阻抗达到很高的数值。如果谐波电流频率与并联谐振频率相同或接近，则导致产生很高的电压降，电网和电容器支路流过很大的谐波电流，其数值甚至达到电网原有谐波电流的数十倍，称为谐波放大。谐波放大可导致电器设备、尤其是电容器的损坏。

2.2谐波治理的方案

2.2.1K型：

为了避免谐振现象，需要在电容器支路中串联电抗器，以形成串联谐振频率回路，谐振频率在电网较低次谐波频率以下。通常电抗器阻抗为电容器容抗的6-7%。这种电容器串联电抗的回路称为失谐滤波回路，主要用于防止谐振，保护电容器，只吸收少部分的谐波电流，以无功补偿为主要目的。

失谐滤波装置的主要特点：

A.补偿基波无功功率为主;

B.防止谐振，保护电容器;

C.吸收少部分谐波电流。

2.2.2 R 型

如果变流器功率大于总功率的30%，或者电网谐波含量超过有关标准规定的较限值，则需要设置调谐式滤波器。

此时回路阻抗接近于0，以便吸收有关谐波。

一般针对5、7、11和13次谐波设置滤波回路。滤波器的频率阻抗曲线。滤波效果取决于回路的调谐精度和品质因数、以及电网的短路阻抗。

滤波器除了吸收谐波外，还提供基波容性无功功率。

调谐式滤波器的主要特点：

A.吸收谐波电流为主;

B.防止电网谐振;

C. 补偿基波无功功率。

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