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在电力系统中谐波的形成以及能够造成的危害

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文章来源:未知 责任编辑:admin人气:0发表时间:2014-09-28 10:24:01

在我国,电力系统的发电机发出的电压,一般可认为是50Hz的正弦波。但是由于系统中各种非线性元件存在,因而在系统和用户处的线路都会出现谐波,导致电流或电压波形出现畸变,从而影响交流电的质量。当电网中的电压和电流波形非理想的正弦波时,即说明其中含有高于50Hz的电压和电流成分,我们将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为谐波。
系统中产生谐波的非线性元件很多,例如荧光灯、各种气体放电灯及交流电动机、电焊机、变压器、变频器等,会产生高次谐波电流。谐波在电网诞生的同时就是存在的,因为发电机和变压器都会产生少量的谐波。现在由于产生大量谐波的用电设备不断增加,并且电网中大量使用的并联电容器对谐波非常敏感甚至会放大谐波,使得谐波的影响越来越严重,从而引起人们的重视。
谐波造成的危害:1.加大电力运行成本。由于谐波的频率较高,且无法自然消除,因此当大量谐波电压、电流在电网中游荡并积累叠加会导致损耗增加、电力设备过热,从而加大了电力运行成本,增加了电费的支出。2.降低了供电的可靠性。谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖,不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加,而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加,所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热,从而加速绝缘老化,大大缩短了变压器、电动机的使用寿命,降低供电可靠性,极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。3.引发停电事故。继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。但是,由于谐波的大量存在,易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动,特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出,引起区域电网瓦解,造成大面积停电恶性事故。4.对弱点系统设备产生干扰。对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱点设备,电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中,产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比,传导通过公共接地耦合,有大量不平衡电流流入接地极,从而干扰弱点系统。5.对电力电缆的危害。由于谐波次数高频率上升,再加上电缆导体截面积越大趋肤效应越明显,从而导致导体的交流电阻增大,使得电缆的允许通过电流减少。另外,电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联,提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联,在一定数值的电感与电容下肯能发生谐振。
谐波

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