諧波影響對感應(yīng)及同步電動機的影響

諧波電流和電壓對感應(yīng)及同步電動機所造成的主要效應(yīng)為在諧波頻率下鐵損和銅損的增加所引起之額外溫升。這些額外損失將導(dǎo)致電動機效率降低，并影響轉(zhuǎn)矩。當(dāng)設(shè)備負荷對電動機轉(zhuǎn)矩的變動較敏感時，其扭動轉(zhuǎn)矩的輸出將影響所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。例如: 人造纖維紡織業(yè)和一些金屬加工業(yè)。

對于旋轉(zhuǎn)電機設(shè)備，與正弦磁化相比，諧波會增加噪音量。像五次和七次這種諧波源，在發(fā)電機或電動機負載系統(tǒng)上，可產(chǎn)生六次諧波頻率的機械振動。機械振動是由振動的扭矩引起的，而扭矩的振動則是由諧波電流和基波頻率磁場所造成，如果機械諧振頻率與電氣勵磁頻率重合，會發(fā)生共振進而產(chǎn)生很高的機械應(yīng)力，導(dǎo)致機械損壞的危險。

在導(dǎo)體中非正弦波電流所產(chǎn)生的熱量與俱有相同均方根值的純正弦波電流相較，則非正弦波會有較高的熱量。該額外溫升是由眾所周知的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)所引起的，而這兩種現(xiàn)象取決于頻率及導(dǎo)體的尺寸和間隔。這兩種效應(yīng)如同增加導(dǎo)體交流電阻，進而導(dǎo)致I2Rac損耗增加。

對變壓器而言，諧波電流可導(dǎo)致銅損和雜散損增加，諧波電壓則會增加鐵損。與純正基本波運行的正弦電流和電壓相較，諧波對變壓器的整體影響是溫升較高。須注意的是; 這些由諧波所引起的額外損失將與電流和頻率的平方成比例上升，進而導(dǎo)致變壓器的基波負載容量下降。而當(dāng)你為非線性負載選擇正確的變壓器額定容量時，應(yīng)考慮足夠的降載因子，以確保變壓器溫升在允許的范圍內(nèi)。還應(yīng)注意的是用戶由于諧波所造成的額外損失將按所消耗的能量(仟瓦一小時)反應(yīng)在電費上，而且諧波也會導(dǎo)致變壓器噪聲增加。

1、導(dǎo)致繼電設(shè)備的誤動作或拒動

2、加大中性線電流，降低電網(wǎng)電壓

3、變壓器的銅耗、鐵耗及其它的雜散損耗增加，降低變壓器的使用壽命。

諧波對用電設(shè)備的影響；1、降低電動機的效率，增加附加損耗，嚴重時發(fā)生過熱及振動等現(xiàn)象。

2、影響電力檢測儀器的測量準確性。

3、對于低壓開關(guān)設(shè)備來，可以產(chǎn)生開關(guān)設(shè)備的誤動作。

4、對弱電系統(tǒng)的干擾。

電力電子設(shè)備對供電電壓的諧波畸變很敏感，這種設(shè)備常常須靠電壓波形的過零點或其它電壓波形取得同步運行。電壓諧波畸變可導(dǎo)致電壓過零點漂移或改變一個相間電壓高于另一個相間電壓的位置點。這兩點對于不同類型的電力電子電路控制是至關(guān)重要的?？刂葡到y(tǒng)對這兩點(電壓過零點與電壓位置點)的判斷錯誤可導(dǎo)致控制系統(tǒng)失控。而電力與通訊線路之間的感性或容性耦合亦可能造成對通訊設(shè)備的干擾。

計算器和一些其它電子設(shè)備，如可編過程控制器(PLC)，通常要求總諧波電壓畸變率(THD)小于5%，且個別諧波電壓畸變率低于3%，較高的畸變量可導(dǎo)致控制設(shè)備誤動作，進而造成生產(chǎn)或運行中斷，導(dǎo)致較大的生產(chǎn)責(zé)任事故。

像其它設(shè)備一樣，諧波電流也會引起開關(guān)之額外損失，并提高溫升使基波電流承載能力降低。溫升的提高對某些絕緣組件而言會降低其使用壽命。舊式低壓斷路器之固態(tài)跳脫裝置，系根據(jù)電流峰值來動作，而此種型式之跳脫裝置會因饋線供電給非線性負載而導(dǎo)致不正常跳閘。新型跳脫裝置則根據(jù)電流的有效值(RMS)而動作。

保護繼電器對波形畸變之響應(yīng)很大程度取決于所采用的檢測方法。沒有通用的準則能用來描述諧波對各種繼電器的影響。 2100433B

本項目研究的感應(yīng)濾波換流變壓器是一種集成了感應(yīng)濾波技術(shù)的新型換流變壓器。旨在從諧波源處就近對諧波進行濾除，使得絕大部分的特征次諧波被屏蔽于閥側(cè)繞組，網(wǎng)側(cè)繞組中幾乎沒有諧波流過，從而達到抑制繞組電磁振動的作用。對換流變壓器的諧波電流與繞組電磁振動的關(guān)系進行研究，揭示在諧波條件下感應(yīng)濾波換流變壓器對繞組電磁振動的抑制作用。圍繞上述問題，本項目完成了如下研究工作： (1) 研究了感應(yīng)濾波換流變壓器的接線方案和濾波機理，推導(dǎo)了感應(yīng)濾波換流變壓器的電壓電流傳遞方程和繞組的匝比關(guān)系； (2) 通過對畢奧-沙瓦定律和拉格朗日定理的詳細比較，確定了采用拉格朗日定理對感應(yīng)濾波換流變壓器進行繞組電磁力計算。 (3)建立了變壓器繞組和鐵心的有限元模型，確定了模態(tài)分析的方法，并分析了對感應(yīng)濾波換流變壓器振動模態(tài)分析的基本思路。 (4) 建立了諧波條件下繞組振動的有限元模型，經(jīng)過有限元計算得到了在四種工況下繞組的振動特性，計算結(jié)果表明，感應(yīng)濾波技術(shù)對各個繞組的振動有明顯的抑制作用 (5)經(jīng)有限元計算得到了各個繞組在兩種直流侵入方式下的振動特性。 (6)確定了感應(yīng)濾波技術(shù)在降低換流變壓器鐵心振動上的理論依據(jù)。 (7) 完成了試驗變壓器的設(shè)計、制造；通過振動實驗，獲得了新型換流變壓器各種情況下的振動測試結(jié)果，并進行了數(shù)據(jù)分析。

高壓直流輸電工程中換流變壓器噪聲嚴重超標，影響環(huán)境，必須予以治理。以往的治理方法沒有治本，且代價大。換流器產(chǎn)生的諧波和直流偏磁是換流變壓器振動加劇的根本原因。新型換流變壓器擬利用申請者兩個發(fā)明專利（申請?zhí)枺?00910043186.8和200910311197.X）的原理，降低換流變壓器鐵芯與繞組的振動，但需要開展如下前瞻性研究：（1）諧波和直流偏磁引起換流變壓器電磁振動加劇的機理；(2)諧波主、漏磁通及諧波電流相互作用形成的復(fù)雜電磁力作用于鐵心及繞組（振動模態(tài)）產(chǎn)生怎樣的振動效果；(3)新型換流變壓器原理樣機試制和實驗研究。通過本項目研究，將（1）提出換流變壓器器身電磁振動機理的理論；（2）得到考慮諧波和直流偏磁條件下?lián)Q流變壓器器身振動的計算模型；（3）提出通過抑制變壓器諧波磁通來抑制換流變壓器器身振動的方法；（4）研發(fā)380V，100kVA，12脈波低噪聲換流變壓器原理樣機一臺。

現(xiàn)代電力電子設(shè)備的大量使用產(chǎn)生的非線性電流，產(chǎn)生的諧波影響電網(wǎng)并加重電網(wǎng)污染，并導(dǎo)致電容器，變壓器及傳輸設(shè)備產(chǎn)生的嚴重干擾。諧振及電壓畸變還會造成供電用電事故，解諧電抗器作用是改善與避免諧波電流的危害。該系列產(chǎn)品用于低壓無功補償中，與電容器串聯(lián)使用?，F(xiàn)代電力電子設(shè)備的大量使用產(chǎn)生的非線性電流，產(chǎn)生的諧波影響電網(wǎng)并加重電網(wǎng)污染，并導(dǎo)致電容器，變壓器及傳輸設(shè)備產(chǎn)生的嚴重干擾。諧振及電壓畸變還會造成供電用電事故，解諧電抗器作用是改善與避免諧波電流的危害。該系列產(chǎn)品用于低壓無功補償中，與電容器串聯(lián)使用。

電容器串聯(lián)解諧電抗器后諧振頻率低于系統(tǒng)最低（一般為5次及7次），使其在工頻下呈容性，從而防止并聯(lián)諧振及無放大諧波電流之慮。

產(chǎn)品技術(shù)特點：

1.解諧電抗器低損耗，高抗諧波能力。高線性以免過載時電磁飽和，低噪音，安裝方便，環(huán)保特性，使用壽命長，帶溫度控制保護。

2.電抗器鐵芯采用優(yōu)質(zhì)的冷軋低損耗硅鋼片，芯柱采用多分布式氣息，減小漏磁，減小損耗。

3.線圈采用優(yōu)質(zhì)的杜邦NOMEX紙包扎的銅線繞制，耐溫等級高，絕緣強度好，繞制時排列整齊，外觀不僅美觀而且散熱好。

4.電抗器的線圈和鐵芯組裝成一體后，經(jīng)過預(yù)烘去潮→真空浸漬→高溫固化→修正這一工藝流程，采用H級浸漬油漆，使電抗器的線圈和鐵芯牢固結(jié)合成一體，不但大大減小了運行時的噪音，而且具有極高的耐熱等級，可確保電抗器在高溫下亦能安全無噪音地運行。

5.電抗器芯柱采用無磁性材料固定鐵芯，確保電抗器具有較高的品質(zhì)因數(shù)和較低的溫升 。2100433B