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電網(wǎng)的諧波危害及抑制技術(shù)

2010-02-21 | rar | 34 | 次下載 | 5積分

資料介紹

電網(wǎng)的諧波危害及抑制技術(shù):電網(wǎng)中諧波問題日益嚴(yán)重,文章對此綜述了諧波危害及抑制諧波的方法。
關(guān)鍵詞 電網(wǎng) 諧波 危害 抑制技術(shù)
隨著電網(wǎng)容量迅速增長,電網(wǎng)運(yùn)行電壓也不斷提高,國外輸電設(shè)備電壓已達(dá)1000kV?我國從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)入大電網(wǎng)時(shí)期,輸變設(shè)備電壓已達(dá)500kV。最近開始西北地區(qū)黃河上游水電深度開發(fā),國家電力公司已批準(zhǔn)建設(shè)第一條750kV輸電線路。
隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活水平的不斷提高,除了需要電能成倍增長,對供電質(zhì)量及供電可靠性的要求也越來越多,電力質(zhì)量(Power Quality)受到人們的日益重視。例如,工業(yè)生產(chǎn)中的大型生產(chǎn)線、飛機(jī)場、大型金融商廈、大型醫(yī)院等重要場合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一旦失電,或因受電力網(wǎng)上瞬態(tài)電磁干擾影響,致使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行,將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。電梯、空調(diào)等變頻設(shè)備、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、電子式鎮(zhèn)流器熒光燈等已成為人民日常生活的一部分,如果這些裝置不能正常運(yùn)行,必定擾亂人們的正常生活。但是,電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、電子式照明設(shè)備、變頻調(diào)速裝置、開關(guān)電源、電弧爐等用電負(fù)載大都是非線性負(fù)載,都是諧波源,如將這些諧波電流注入公用電網(wǎng),必然污染公用電網(wǎng),使公用電網(wǎng)電源的波形畸變,增加諧波成份。
??? 近幾年,傳感技術(shù)、光纖、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息技術(shù)日臻成熟。集成度愈來愈高的微電子技術(shù)使計(jì)算器的功能更加完美,體積愈來愈小,從而促使各種電器設(shè)備的控制向智能控制器方向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)集成度的提高,微電子器件工作電壓變得更低,耐壓水平也相對更低,更易受外界電磁場干擾而導(dǎo)致控制單元損壞或失靈。例如,20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)迅速普遍推廣,電磁干擾及抑制問題更是十分突出,一些功能正常的計(jì)算機(jī)常出現(xiàn)誤動作,而無法找出原因。1966年日本三基電子工業(yè)公司率先開發(fā)了“模擬脈沖的高頻噪音模擬器”,將它產(chǎn)生的脈沖注入被試計(jì)算機(jī)的電源部分,結(jié)果發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在注入100~200V脈沖時(shí)就誤動作,難怪計(jì)算機(jī)在現(xiàn)場無法正常工作,其原因之一是計(jì)算機(jī)的電源受到了污染。因此,受諧波電流污染的公用電源,輕者干擾設(shè)備正常運(yùn)行,影響人們的正常生活,重者致使工業(yè)上的大型生產(chǎn)線、系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓,會造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。
??? 國際電工委員會(IEC)已于1988年開始對諧波限定提出了明確的要求。美國“IEEE電子電氣工程師協(xié)會”于1992年制定了諧波限定標(biāo)準(zhǔn)IEEE—1000。在IEEEstd.519—1992標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了計(jì)算機(jī)或類似設(shè)備的諧波電壓畸變因數(shù)(THD)應(yīng)在5%以下,而對于醫(yī)院、飛機(jī)場等關(guān)鍵場所則要求THD應(yīng)低于3%。
??? 1 電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生
??? 1.1 電源本身諧波
??? 由于發(fā)電機(jī)制造工藝的問題,致使電樞表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布稍稍偏離正弦波,因此,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也會稍稍偏離正弦電動勢,即所產(chǎn)生的電流稍偏離正弦電流。當(dāng)然,幾個(gè)這樣的電源并網(wǎng)時(shí),總電源的電流也將偏離正弦波。
??? 1.2 由非線性負(fù)載所致
??? 1.2.1 非線性負(fù)載
??? 諧波產(chǎn)生的另一個(gè)原因是由于非線性負(fù)載。當(dāng)電流流經(jīng)線性負(fù)載時(shí),負(fù)載上電流與施加電壓呈線性關(guān)系;而電流流經(jīng)非線性負(fù)載時(shí),則負(fù)載上電流為非正弦電波,即產(chǎn)生了諧波。
??? 1.2.2 主要非線性負(fù)載裝置
??? (1)開關(guān)電源的高次諧波:開關(guān)電源的示意圖見圖1。它由五部分組成:一次整流、開關(guān)振蕩回路、二次整流、負(fù)載和控制,這幾個(gè)部分產(chǎn)生的噪聲不完全一樣;
??? ①一次整流回路噪聲:這是電容輸入型線路,整流脈動電壓要超過C1上的充電電壓,電流才從電源輸入,電流波形呈脈沖形(圖2),對這種脈沖狀電流波進(jìn)行“傅立葉展開”后,可以看到:除了50Hz基波分量外,還有100Hz、150Hz、200Hz、250Hz、300Hz等高次諧波,這些高次諧波電流全部返回到公用電網(wǎng)中,造成公用電網(wǎng)的波形偏離50Hz;
??? ②開關(guān)振蕩回路:開關(guān)三極管T1一般以20kHz 以上頻率頻繁通斷,使電路產(chǎn)生高次諧波。其次L1、L2線圈間有漏感,在T1工作時(shí)也會形成噪聲;
??? ③二次整流回路噪聲:首先,高次諧波流過L2-D5-L4-C2產(chǎn)生噪聲。電流突變過程中在L2、L4上的反電動勢也會形成噪聲;
??? ④控制回路噪聲:在完成控制過程也會產(chǎn)生噪聲。
??? 這幾種干擾可以通過電源線等產(chǎn)生輻射干擾,也可以通過電源產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。
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