摘 要:随着人们生活质量的不断提高,越来越多的家用电器走进了人们的生活中,在这些家用电气设备中,例如电力机车、电弧炉、电子装置等非线性的设备,这些非线性设备在进行应用的过程中会出现电子谐波,电子谐波的问题会严重的影响电网的供电质量。在整个电网供电系统中,有着三大因素影响电网的整体供电质量,这三个危害分别是功率因数降低、电磁干扰、谐波。这三个因素的存在严重的影响着整个供电网络的供电安全。其中谐波的出现会使整个供电网络中出现电力污染、系统电流、增加了电力原件的损耗。在进行电力的传输过程中谐波的出现不仅仅造成了电力污染,更是为电力的传输安全造成了严重的威胁,阻碍了中国电力事业的进一步发展。
关键词:电力系统;谐波研究;治理
中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)01-0143-02
1 谐波的产生
1.1 谐波的概念
电力网络在进行电力传输时,会出现电力周期电气量,这种周期电气量的正炫波分量是基波频率的整数倍,这样的现象就叫做谐波。谐波的电流源在进行使用的过程中会出现谐波,在非线性的电气进行使用的过程中,如果被加入了非线性的电压,就会导致电气在进行电流的吸收时吸收到的能量源与本体所需要的能量源不同,這就会产生电流畸变,这种畸变的电流通过线路间的连接进入到了电网之中,使整个电网中的电流质量发生变化,这就使得设备成为了一个谐波源[1]。在线路电流的传输过程中,电流的质量问题以及电路电压的变化都与电路谐波的出现有关。
1.2 非线性谐波
在日常的生活中,易出现电路谐波的就是非线性电子仪器,这些仪器在产生谐波后就被称为非线性谐波源,在现在的社会生活中,科技力量不断的发展,越来越多的电子仪器被制造并且广泛的应用在人们的生活中,经济与科学的高速发展,使得在电子仪器的制造过程中会融入大量的电子仪器和电子元件,这些原件在进行生活作用的发挥时会出现谐波的产生,这些电子设备就被成为非线性谐波源。当这些电器与电子装备和二极管等电路的控制装备进行连接时不管是进行开关的关闭和开启,都会产生谐波电流,这种谐波电流在进行产生的过程中会通过电路融进电网中,导致电网中的电流质量发生一定的转变,造成电路故障。同时在电弧炉与旋转电机等非线性的设备进行运转的过程中也会产生大量的谐波电流,其中变压器与旋转电机在进行使用的过程中所产生的谐波电流占整个电路谐波的较大部分。这些谐波电流的出现使得旋转电机和变压器在运行的过程中出现电流运转不稳定的现象,最终可能就会导致非线性设备的损坏。
在一些气体放电类电光源的使用中,伏安特性非曲线出现的次数较为频繁,这种非特性曲线在进行电路传输的过程中会形成线性电流,这种电流进行电网电流传输,与电流相互融合,造成整体的电流质量下降,使电网中出现奇次谐波电流。家用电器在进行使用的过程中会产生跟较少的谐波的电流,但是随着人们生活质量的不断提高,人们购买的电气设备也在不断的增加,这些不断增加的电器所产生的谐波电流综合起来就会对相应电路的电流传输产生影响,造成电流的传输安全事故。
2 谐波所产生的危害
2.1 谐波产生后会严重的影响电网的质量
随着中国经济的迅速发展,中国的企业在进行生产的过程中会消耗大量的电能,并且人们生活质量不断的提高,在家用电气的购买上也会选择一些大功率的电器,这些电力在进行供用的过程中仅靠原有的线路进行电力供应已经不能够满足需求,为了保证电力供应的稳定性,国家在进行电力传输的过程中,将单个线路进行了组合,这种组合形成的网络就被成为电力网络。电力网络在进行使用中能够为用户和企业传输高质量稳定的电流。但是在电流的传输过程中难免会出现谐波电流,这些电流在进行传输的过程中会造成电路网设备中的原件损坏,并且损坏的原件在继续产生电流的过程中也会产生谐波电流,这样就会降低原件产生电流和进行电流传输的效率,同时在进行谐波电流的传输时,谐波电流和谐波频率会产生一些同层次的有功率和无功率,这些无功率的谐波电流在进行传输的过程中没有实际的传输作用,但是却占据着一定的传输空间,降低了电流网的电压,浪费了电路的容量空间,这些空间的占用降低了电路上电流的传输效率[2]。
2.2 谐波电流会对线路安全造成影响
在进行电流的传输中,不同的线路原件和线路上的相关用电器都会因外界的影响产生一些谐波电流,这些谐波电流的出现是人们无法预测的,并且在现在的电路中,国家为了保证线路的传输质量和传输的效率,通常会进行多条线路的并接传输,这些线路在分离的过程中会与不同的用电器进行连接,在电流的传输中产生不同的谐波电流,这些电流在形成的频率上也各不相同,实行线路的并接后,这些不同频率的谐波电流在进行传输的过程中一旦相遇,就会依据各自的频率进行叠加。依据谐波电流的电流功率,三条不同的谐波电流在进行叠加的过程中会产生大量的热量,这些热量足够使一条线路发生燃烧。现在的线路都是相互并联的,任何一条线路在进行电流传输的过程中出现线路燃烧的现象都会影响整个线路的运行安全。谐波电流在进行传输的过程中,如果功率较大就会使的线路承受着比规定功率更大的电压,这样的使用频率会加重线路的损坏,影响线路的使用与电流的传输速率[3]。
2.3 对电力设备的使用造成危害
谐波电流在进行使用的过程中不仅仅会对线路的使用造成一些影响,也会对用电器的使用造成一些破坏,首先在谐波电流出现的电路电器中,电力电容器的使用就会受到一定的威胁,谐波电流的产生频率与正常电流的频率会有所不同,这些电流在进行电流器的传输中,会因为传输频率的不同,使得电容器得损坏功率增加,这种损坏功率增大的影响就是使的电容器的发热功率不断的增加,最终就使得电容器异常发热,这种电容器异常发热可能会造成电容器的热损毁,即使电容器不会因温度过高导致损毁,也会因为温度过高加速电容器的老化,缩短电容器的使用年限,为电容器的安全使用造成一定的威胁。
谐波电流在流经电器时不仅仅会造成电容器的损毁,同时也会造成变压器在使用过程中出现异常的发热。谐波电流在传输的过程中除了使变压器出现异常发热的现象外还会使得变压器的铜损率增加,变压器在进行传输使用的过程中,铜损会造成变压器的磁泄露,这种现象发生会降低变压器的使用年限,减少实际的电磁容量。在谐波电流流经用电设备的过程中,会增加用电设备的附加损耗,增加机械效率,整体用电设备的功率减少,这种情况最终就会导致用电器在进行使用的过程中出现日常发热的情况,电动机的发热会降低用电器的工作效率[4]。谐波电流对于短路器的影响主要就是在短路器发挥作用的情况下,谐波电流因频率与正常电流的频率有所差距,在进行电流的传输时可能会因为传输电流的频率不同对短路器的正常运行造成一定的影响,这种影响的出现使断路器不能按照正常的工作步骤发生活动,在对线路进行断通的过程中可能会出现。
3 对于谐波所造成危害的相应治理
3.1 无源滤波器的应用
电路中的谐波电流在线路中的电流传输过程中会对传输线路和使用电器造成一定的影响,这种影响会严重的降低电流的传输效率和电力的使用的质量,影响线路整体的传输安全。因此在进行谐波的处理中应当使用一定的手段和设备,对这种电流进行必要的处理,保证电力的传输和使用的安全。无源滤波器在进行使用的过程中能够有效的降低线路中谐波电流的产生[5]。无源滤波器是由用電抗器和电容器进行串联而成,组成一个相应的电流回路,这种无源滤波器的使用原理是在使用的过程中串联到系统线路中,并且在进行电流的传输时按照设定的频率进行一定的电流频率筛选,这种筛选的最低频率限度是谐波电流所具有的频率,在进行了谐波电流的筛选后,将所筛选出的谐波电流按照一定的频率进行支路的分离,使正常电流和谐波电流在经过过滤器后能够进行一定的分离并通过不同的线路进行传输,这样就能够在电流传输的过程中将谐波电流消除。无源过滤器在进行使用的过程中主要是对其在正常电流中的频率进行了一定的改变,这种频率的改变使电源的阻抗发生了一定的变化,只适用于稳定的供电系统。
3.2 有源滤波器
有源滤波器可以说是无源滤波器的一个改进,这种改进使得滤波器在进行使用的过程中能够在额定的无波功率中,滤波的效果达到百分之百,这种有源滤波器的使用原理,就是在电流传输的过程中一旦发现谐波电流就会在源设备上产生与谐波电流相反的电流,这种反制电流在传输的过程中会与原有的谐波电流相互抵消,使谐波电流对于线路的影响消失。有源滤波器在组成上主要包括三部分,这三部分分别是谐波检测、控制和逆变,系统在进行电流的传输时会进行电流的筛选,这种筛选会在电流中将谐波电流进行筛选,筛选出的电流被系统进行控制,最终被源设备产生的反制电流抵消,谐波电流在经过有源过滤器的筛选之后会抵消掉,不会对用电设备以及传输线路造成影响,提高了电流的传输质量以及用电的安全性[6]。
4 结语
电流的正常传输对于我国经济发展以及社会的长治久安有着重要的影响,但是在进行电流的传输过程中会出现谐波电流,这种电流的出现会降低用电质量造成安全事故的发生,因此在进行电流传输的过程中应当采用一定的措施对谐波电流进行消除。
参考文献
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[2] 曹鲲,邓国平.浅析水泥厂谐波产生及治理技术[J].水泥工程,2018(02):62-65.
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[5] 王镜植,刘姿,宋启扬,徐佳栋.浅析分布式光伏发电并网谐波影响及治理[J].科技视界,2018(04):131-132.
[6] 全蜀.利用有源滤波器对电能质量检测与综合治理[J].电子技术与软件工程,2017(09):106-107.