第n次諧波因數(shù) 定義為第n次諧波分量有效值與基波分量有效值之比:
HF-Harmonic Factor
HFn=Un/U1;
常用于衡量電壓波形質(zhì)量。2100433B
諧波是怎么產(chǎn)生的???諧波是什么波形,為什么定義為諧波???
一、諧波的產(chǎn)生電網(wǎng)諧波主要由發(fā)電設(shè)備(電源端)、輸配電設(shè)備以及電力系統(tǒng)非線性負(fù)載等三個(gè)方面引起的。諧波產(chǎn)生的原因主要有:由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載,基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負(fù)載有UPS、...
諧波的危害:1.對(duì)輸線路的影響,加速線路的老化和損壞;2.對(duì)變壓器的影響, 負(fù)荷電流含有諧波時(shí),將在三個(gè)方面引起壓器發(fā)熱的增加:均方根值電流增加,渦流損耗,鐵芯損耗,引起壓器絕緣壽命的縮短。3.對(duì)電容...
諧波是一個(gè)數(shù)學(xué)或物理學(xué)概念,是指周期函數(shù)或周期性的波形中能用常數(shù)、與原函數(shù)的最小正周期相同的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的線性組合表達(dá)的部分。【擴(kuò)展】諧波 (harmonic wave),從嚴(yán)格的意義來(lái)講,諧波...
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本文通過例證闡述了用戶在安裝、使用功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償柜時(shí),普遍忽視的一個(gè)問題,即大功率電子設(shè)備的影響,并通過對(duì)具體影響因數(shù)的分析,總結(jié)出購(gòu)置選用功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償柜時(shí)應(yīng)遵循的原則。
降低輸入電流諧波,提高功率因數(shù)
諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力線路呈現(xiàn)一定阻抗,等效為電阻、電感和電容構(gòu)成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò),由于非線性負(fù)載產(chǎn)生的非正弦電流,造成電路中電流和電壓畸變,成為諧波。
諧波的危害包括:引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱(如電容、變壓器、電機(jī)等);電氣組件溫升高、效率低、加速絕緣老化、降低使用壽命;干擾設(shè)備正常工作;無(wú)功功率增加,電力設(shè)備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設(shè)備);供電效率低;出現(xiàn)諧振,特別是柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)更嚴(yán)重;空開跳閘、熔絲熔斷、設(shè)備無(wú)故損壞。uPS對(duì)于電網(wǎng)而言是一個(gè)非線性負(fù)載,在工作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例,其輸入功率因數(shù)一般為0.75左右,諧波大于30%。降低UPS工作諧波的主要方法有:
(1)采用12脈沖整流器。其原理是在原有6脈沖整流器基礎(chǔ)上,在輸入側(cè)增加一個(gè)移像變壓器和6脈沖整流器。采用該技術(shù)方案后,可將諧波降低至10%左右。有點(diǎn)是較為簡(jiǎn)單,諧波改善明顯;缺點(diǎn)是對(duì)功率因數(shù)改善有限,價(jià)格略高。
(2)采用無(wú)源濾波器。一句LC濾波電路原理,對(duì)UPS產(chǎn)生的諧波進(jìn)行濾除,并對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單,成本較低;缺點(diǎn)是智能補(bǔ)償特點(diǎn)階次的諧波,同時(shí)受負(fù)載阻抗影響較大,無(wú)法適用于全功率段。
(3)采用有源濾波器。原理是利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)諸如與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流,使電源的總諧波電流為零,達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。優(yōu)點(diǎn)是可以補(bǔ)償多個(gè)階次的諧波,且不受負(fù)載阻抗大小的影響;缺點(diǎn)是購(gòu)置成本較高。
(4)采用高頻IGBT整流及PFC整流及PFC功率因數(shù)校正電設(shè)計(jì)整流器。原理是采用高頻率PWM控制IGBT導(dǎo)通,對(duì)輸入電壓波形進(jìn)行分割,使輸入電流波形盡量接近正弦波,并對(duì)輸入電壓和電流相位差進(jìn)行補(bǔ)償。有點(diǎn)是體積輕,價(jià)格便宜,效果好;缺點(diǎn)是技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易維護(hù),受功率器件影響,目前容量大小受到限制。
以上集中技術(shù),可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的方案。
諧波分量包括輸入電壓總諧波分量和輸入電流總諧波分量。由于輸入電壓波形畸變較小,電壓總諧波分量也較小而輸入電流波形畸變較大,電流總諧波分量較高。采用8793A型諧波測(cè)試儀對(duì)幾種彩色電視機(jī)的輸入電壓總諧波分量一、輸入電流總諧波分量、功率因數(shù)以及輸入電流各次諧波分量進(jìn)行了測(cè)量。
諧波電流在電網(wǎng)中流過時(shí),與同頻諧波電壓產(chǎn)生諧波功率,而諧波功率的產(chǎn)生對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不利。諧波功率除了供熱用的電熱外,無(wú)任何效益,只是以發(fā)熱的形式在傳輸過程各環(huán)節(jié)及用電設(shè)備中消耗掉。所以諧波功率實(shí)質(zhì)上就是因諧波而產(chǎn)生的網(wǎng)損—諧波網(wǎng)損。因此正向諧波功率增大了電力系統(tǒng)的網(wǎng)損。諧波除了直接引起網(wǎng)損的增加,還將引起功率因數(shù)的降低,從而間接地引起電網(wǎng)損耗的增加 。
利用網(wǎng)絡(luò)中裝設(shè)的大量監(jiān)測(cè)終端所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行配電網(wǎng)理論網(wǎng)損的計(jì)算。提出了2種計(jì)算配電網(wǎng)理論網(wǎng)損的方法,即回路電流法和電流電壓法。這2種方法不依賴以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治龊驮O(shè)備參數(shù),充分利用監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù),以區(qū)段為單位進(jìn)行理網(wǎng)損的計(jì)算?;芈冯娏鞣ㄐ枰猅TU的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),計(jì)算精確;而電流電壓法僅需要區(qū)段首端FTU的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),計(jì)算較粗糙。但沒有區(qū)分基波網(wǎng)損和諧波網(wǎng)損,并且其計(jì)算精度取決于監(jiān)測(cè)終端的數(shù)量,如果現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)終端安裝數(shù)量較少,則應(yīng)用此方法計(jì)算時(shí)產(chǎn)生的誤差較大。
配電自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況以及配電網(wǎng)的一些自有特點(diǎn),利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元上傳的三相實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),提出一種以饋線段而不是整條饋線為基本計(jì)算單元的三相劃分為饋線段,并基于饋線段對(duì)段內(nèi)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,在結(jié)合系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,不僅可以獲得比舊有方法精確許多的線損計(jì)算結(jié)果,而且能計(jì)算出所有饋線段內(nèi)各個(gè)設(shè)備的詳細(xì)線損情況,使系統(tǒng)內(nèi)的線損分布一目了然,有利于運(yùn)行人員輕松方便地進(jìn)行配電線損分析與計(jì)算,為進(jìn)一步優(yōu)化配網(wǎng)系統(tǒng)提供了有力依據(jù)。但同樣沒有區(qū)分基波網(wǎng)損和諧波網(wǎng)損,只是籠統(tǒng)的計(jì)算了配網(wǎng)的線損,不能夠顯示出諧波對(duì)配網(wǎng)線損的影響。而且該方法的應(yīng)用具有一定的條件限制。
對(duì)等值電阻法進(jìn)行了理論推導(dǎo),它把配電網(wǎng)絡(luò)通過元件的有功損耗為通過配電網(wǎng)線路等值電阻和配電變壓器等值電阻所產(chǎn)生的有功損耗,在配電網(wǎng)線路等值電阻和配電變壓器的等值電阻計(jì)算出來(lái)之后,便可求得在某時(shí)段內(nèi)配電網(wǎng)的電能損耗。等值電阻法是一種成熟的網(wǎng)絡(luò)損耗計(jì)算方法。理論推導(dǎo)及其論述為本課題諧波網(wǎng)損的計(jì)算分析提供了很好的借鑒。
配電網(wǎng)損耗理論計(jì)算一般采用潮流計(jì)算法或等值電阻法進(jìn)行。前者可以同時(shí)得到網(wǎng)內(nèi)各點(diǎn)的電壓水平,動(dòng)態(tài)地考慮無(wú)功投切對(duì)損耗的影響,通常用于對(duì)規(guī)劃中的電網(wǎng)損耗和運(yùn)行電壓的預(yù)測(cè)。由于配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多,數(shù)據(jù)不能被完全采集,故潮流計(jì)算法不適用于運(yùn)行中配電網(wǎng)節(jié)能管理的計(jì)算。而等值電阻法則完全可以對(duì)全網(wǎng)或配網(wǎng)的諧波網(wǎng)損進(jìn)行估計(jì)計(jì)算,諧波總畸變率計(jì)算諧波網(wǎng)損的方法簡(jiǎn)單,以及由于考慮的諧波次數(shù)有限可能有些誤差,但是隨著諧波次數(shù)的增加,諧波電流甚至遞減到可以忽略不計(jì),由此形成的誤差在允許范圍內(nèi)。