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        諧波電流對供電系統的污染

        來(lái)源:機房360 作者:韓林 張廣明 更新時(shí)間:2010-11-9 0:28:37

        摘要:在濾波電路中由于存在電感,當電壓的諧波成分偏離濾波電路設計頻率時(shí),很可能形成振蕩,使諧波進(jìn)一步放大,電容會(huì )同時(shí)受到發(fā)熱和過(guò)壓的威脅。

          整流濾波電路把輸入電流變成脈沖狀態(tài),當諧波電流流入電網(wǎng)時(shí),在其傳輸阻抗上轉化為諧波電壓。系統中的各種設備和傳輸線(xiàn)纜的阻抗包括電阻與感抗,僅就傳輸線(xiàn)纜而言,l0cm長(cháng)的導線(xiàn),其電感是0.1μH,在1.5MHz時(shí),其阻抗為1Ω,對脈沖電流可能產(chǎn)生的干擾電壓是不能忽視的,如圖4-11所示。
          
          由諧波電流THDI產(chǎn)生的諧波電壓經(jīng)過(guò)各級設備和傳輸線(xiàn)纜的阻抗的疊加,產(chǎn)生總電壓失真度THDU;電壓失真度隨著(zhù)非線(xiàn)性負載上線(xiàn)的阻抗累積而逐步增大。
          
          諧波電壓不僅污染電網(wǎng),而且影響由該電網(wǎng)供電的其他系統和設備的工作,而首先受影響的是系統本身。由于諧波干擾而出現異常的現象主要表現在以下幾個(gè)方面。
          
          (1)損壞電容
          
          電容中的電流值表示為:I=UCω(4-20)
          
          對第κ次諧波的角頻率為ω=2πkf,因此第κ次諧波電容電流為Ik=-=2πkfUC,其中f=基波頻率,k=諧波次數。
          


          顯然,隨著(zhù)電壓頻率的升高,電容阻抗(1/2πf)成比例地下降,電容中的電流/隨著(zhù)諧波頻率的提高而增大,特別是大容量電解電容,在電壓富含諧波時(shí),溫升會(huì )明顯增高,甚至爆炸損壞。在濾波電路中由于存在電感,當電壓的諧波成分偏離濾波電路設計頻率時(shí),很可能形成振蕩,使諧波進(jìn)一步放大,電容會(huì )同時(shí)受到發(fā)熱和過(guò)壓的威脅,所以配置電容時(shí),需要附加如下限制:
          
          ●U最大=1.lUn;
          
          ●I最大=1.3In;
          
          ●THDU最大≤8。
          
          (2)變壓器降容
          
          諧波對變壓器的影響表現在以下幾個(gè)方面:
          
          ●由于存在趨膚效應(skin-effect),變壓器繞組的阻抗隨諧波次數的增大而增大;
          
          ●磁滯損耗與諧波頻率成正比;
          
          ●渦流損耗與諧波頻率的平方成正比。
          
          為了保證變壓器在富含諧波的環(huán)境中正常運行,變壓器必須降容使用,折算系數k由下面經(jīng)驗公式確定(法國標準NFC52-114):
          


          例如,用一臺1000kVA的變壓器為6脈沖整流電路供電,該整流器產(chǎn)生的諧波頻譜為:H5=25%,H7=14%,H11=9%,H13=8%,THDI=31%,代入上述公式得到功率折算系數為k=0.91。因此,變壓器的可用視在功率僅為9l0kVA。
          
          一般來(lái)說(shuō),負載的諧波必然會(huì )造成電源系統的降容,負載的功率因數越低,電源的降容也就越多。

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