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第n次谐波因数 定义为第n次谐波分量有效值与基波分量有效值之比:
HF-Harmonic Factor
HFn=Un/U1;
常用于衡量电压波形质量。2100433B
一、谐波的产生电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。谐波产生的原因主要有:由于正弦电压加压于非线性负载,基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、...
谐波的危害:1.对输线路的影响,加速线路的老化和损坏;2.对变压器的影响, 负荷电流含有谐波时,将在三个方面引起压器发热的增加:均方根值电流增加,涡流损耗,铁芯损耗,引起压器绝缘寿命的缩短。3.对电容...
谐波是一个数学或物理学概念,是指周期函数或周期性的波形中能用常数、与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函数的线性组合表达的部分。【扩展】谐波 (harmonic wave),从严格的意义来讲,谐波...
浅谈高次谐波对功率因数自动补偿柜的影响
本文通过例证阐述了用户在安装、使用功率因数自动补偿柜时,普遍忽视的一个问题,即大功率电子设备的影响,并通过对具体影响因数的分析,总结出购置选用功率因数自动补偿柜时应遵循的原则。
降低输入电流谐波,提高功率因数
谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗,等效为电阻、电感和电容构成的无源网络,由于非线性负载产生的非正弦电流,造成电路中电流和电压畸变,成为谐波。
谐波的危害包括:引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温升高、效率低、加速绝缘老化、降低使用寿命;干扰设备正常工作;无功功率增加,电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备);供电效率低;出现谐振,特别是柴油发电机发电时更严重;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。uPS对于电网而言是一个非线性负载,在工作的时候会产生大量的谐波。以配置6脉冲整流器的UPS为例,其输入功率因数一般为0.75左右,谐波大于30%。降低UPS工作谐波的主要方法有:
(1)采用12脉冲整流器。其原理是在原有6脉冲整流器基础上,在输入侧增加一个移像变压器和6脉冲整流器。采用该技术方案后,可将谐波降低至10%左右。有点是较为简单,谐波改善明显;缺点是对功率因数改善有限,价格略高。
(2)采用无源滤波器。一句LC滤波电路原理,对UPS产生的谐波进行滤除,并对功率因数进行补偿。优点是技术简单,成本较低;缺点是智能补偿特点阶次的谐波,同时受负载阻抗影响较大,无法适用于全功率段。
(3)采用有源滤波器。原理是利用可控的功率半导体器件向电网诸如与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。优点是可以补偿多个阶次的谐波,且不受负载阻抗大小的影响;缺点是购置成本较高。
(4)采用高频IGBT整流及PFC整流及PFC功率因数校正电设计整流器。原理是采用高频率PWM控制IGBT导通,对输入电压波形进行分割,使输入电流波形尽量接近正弦波,并对输入电压和电流相位差进行补偿。有点是体积轻,价格便宜,效果好;缺点是技术结构复杂,不易维护,受功率器件影响,目前容量大小受到限制。
以上集中技术,可以根据实际需求选择合适的方案。
谐波分量包括输入电压总谐波分量和输入电流总谐波分量。由于输入电压波形畸变较小,电压总谐波分量也较小而输入电流波形畸变较大,电流总谐波分量较高。采用8793A型谐波测试仪对几种彩色电视机的输入电压总谐波分量一、输入电流总谐波分量、功率因数以及输入电流各次谐波分量进行了测量。
谐波电流在电网中流过时,与同频谐波电压产生谐波功率,而谐波功率的产生对电网经济运行不利。谐波功率除了供热用的电热外,无任何效益,只是以发热的形式在传输过程各环节及用电设备中消耗掉。所以谐波功率实质上就是因谐波而产生的网损—谐波网损。因此正向谐波功率增大了电力系统的网损。谐波除了直接引起网损的增加,还将引起功率因数的降低,从而间接地引起电网损耗的增加 。
利用网络中装设的大量监测终端所采集的数据进行配电网理论网损的计算。提出了2种计算配电网理论网损的方法,即回路电流法和电流电压法。这2种方法不依赖以对网络的拓扑分析和设备参数,充分利用监测终端的数据,以区段为单位进行理网损的计算。回路电流法需要TTU的实测数据,计算精确;而电流电压法仅需要区段首端FTU的实测数据,计算较粗糙。但没有区分基波网损和谐波网损,并且其计算精度取决于监测终端的数量,如果现场的监测终端安装数量较少,则应用此方法计算时产生的误差较大。
配电自动化系统的实际应用情况以及配电网的一些自有特点,利用现场监控单元上传的三相实时数据,提出一种以馈线段而不是整条馈线为基本计算单元的三相划分为馈线段,并基于馈线段对段内各个设备进行数学建模,在结合系统实时运行数据的基础上,不仅可以获得比旧有方法精确许多的线损计算结果,而且能计算出所有馈线段内各个设备的详细线损情况,使系统内的线损分布一目了然,有利于运行人员轻松方便地进行配电线损分析与计算,为进一步优化配网系统提供了有力依据。但同样没有区分基波网损和谐波网损,只是笼统的计算了配网的线损,不能够显示出谐波对配网线损的影响。而且该方法的应用具有一定的条件限制。
对等值电阻法进行了理论推导,它把配电网络通过元件的有功损耗为通过配电网线路等值电阻和配电变压器等值电阻所产生的有功损耗,在配电网线路等值电阻和配电变压器的等值电阻计算出来之后,便可求得在某时段内配电网的电能损耗。等值电阻法是一种成熟的网络损耗计算方法。理论推导及其论述为本课题谐波网损的计算分析提供了很好的借鉴。
配电网损耗理论计算一般采用潮流计算法或等值电阻法进行。前者可以同时得到网内各点的电压水平,动态地考虑无功投切对损耗的影响,通常用于对规划中的电网损耗和运行电压的预测。由于配电网节点多,数据不能被完全采集,故潮流计算法不适用于运行中配电网节能管理的计算。而等值电阻法则完全可以对全网或配网的谐波网损进行估计计算,谐波总畸变率计算谐波网损的方法简单,以及由于考虑的谐波次数有限可能有些误差,但是随着谐波次数的增加,谐波电流甚至递减到可以忽略不计,由此形成的误差在允许范围内。