机房360首页
当前位置:首页 » 应用体验 » 电气系统中问题谐波失真的常见原因、意义及解决办法

电气系统中问题谐波失真的常见原因、意义及解决办法

来源:机房360 作者:伊顿 Jonathan Rodrigue 更新时间:2010-4-9 11:01:51

摘要:谐波是指正常电流波形的一种失真,一般是由非线性负载发射的。开关模式电源(SMPS)、调速电机及驱动、复印机、个人电脑、激光打印机、传真机、电池充电器以及UPS等都属于非线性负载。单相非线性负载在现代办公大楼中较为常见,而三相非线性负载则普遍存在于工厂和工业车间里。

  谐波电流对配电系统及其馈电的设施具有明显影响。在规划系统扩建或改造时必须考虑它们的影响。此外,确定非线性负载的规模和位置也是所有维护、故障排除和修理计划的重要组成部分之一。
  
  现代电力系统中的谐波问题
  
  谐波是指正常电流波形的一种失真,一般是由非线性负载发射的。开关模式电源(SMPS)、调速电机及驱动、复印机、个人电脑、激光打印机、传真机、电池充电器以及UPS等都属于非线性负载。单相非线性负载在现代办公大楼中较为常见,而三相非线性负载则普遍存在于工厂和工业车间里。
  
  多数配电系统上的大部分非线性电力负载来自SMPS设备。比如,所有计算机系统使用SMPS把市电交流电压转换为供内部电子设备使用的稳定低压直流电。这些非线性电源会产生高振幅短脉冲电流,造成电流和电压波形严重失真——谐波失真,一般按总谐波失真(THD)衡量。该失真向后传播回到电源系统,将影响连接在同一电源上的其他设备。
  
  多数电力系统可以容忍一定程度的谐波电流,但当谐波在总负载中所占比例较为明显时就会出现问题。随着这些频率较高的电流流经电力系统,它们会造成通信错误、过热和硬件受损,比如:
  
  配电设备、电缆、变压器、备用发电机等过热
  
  谐波阻抗造成的高电压和环流
  
  发热并浪费电能的高中性线电流
  
  因电压失真严重导致设备故障
  
  增大了连接设备中的内部能耗,造成元器件失效并缩短使用寿命
  
  支路断路器伪跳闸
  
  计量错误
  
  配线和配电系统失火
  
  发电机失效
  
  高振幅系数及有关问题
  
  降低系统功率因数,导致可用功率减小(kW对kVA)和每月电费处罚
  
  谐波技术概览
  
  谐波是频率达基频整数倍的电流或电压。如果基频为60Hz,那么第2谐波为120Hz,第3谐波为180Hz等(见图1)。当谐波频率占主导时,配电盘和变压器会与高频谐波产生的磁场形成机械共振。发生这种情况时,配电盘或变压器会振动并针对不同谐波频率发出蜂鸣声。第3到第25谐波频率是配电系统中最为常见的频率范围。


  
  图1电流波形的谐波失真

  所有周期波都会随各种频率的正弦波产生。傅里叶定律把一个周期波分解为其分量频率。
  
  谐波分量:较大的第1谐波(基频)较小的第5谐波略大的第7谐波


  
  图2由基频、第5和第7谐波组成的失真波形

     信号的总谐波失真是衡量谐波失真的指标,它被定义成所有谐波分量的功率总和与基频的功率之比。它描述了电压或电流信号的失真程度(见图3)。


  
  图3总谐波失真

  补偿及减小谐波的解决方案
  
  虽然限制产生谐波电流的标准正在考虑之中,今天的谐波控制主要依赖于补救方法。补偿或减小电力系统谐波可以采取多种手段,其效果和效率各不相同。

本文地址:http://www.jifang360.com/news/201049/n09065460.html 网友评论: 阅读次数:
版权声明:凡本站原创文章,未经授权,禁止转载,否则追究法律责任。
相关评论
正在加载评论列表...
评论表单加载中...
  • 我要分享
更多
推荐图片