| 諧波和無功功率的產(chǎn)生在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，阻感負(fù)載占有很大的比例。異步電動機、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負(fù)載。異步電動機和變壓器所消耗的無功功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占有很高的比例。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一些無功功率。阻感負(fù)載必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質(zhì)所決定的。 電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率，特別是各種相控裝置。如相控整流器、相控交流功率調(diào)整電路和周波變流器，在工作時基波電流滯后于電網(wǎng)電壓，要消耗大量的無功功率。另外，這些裝置也會產(chǎn)生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。二極管整流電路的基波電流相位和電網(wǎng)電壓相位大致相同，所以基本不消耗基波無功功率。但是它也產(chǎn)生大量的諧波電流，因此也消耗一定的無功功率。 近30年來，電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，也使得電力電子裝置成為最大的諧波源。在各種電力電子裝置中，整流裝置所占的比例最大。目前，常用的整流電路幾乎都采用晶閘管相控整流電路或二極管整流電路，其中以三相橋式和單相橋式整流電路為最多。帶阻感負(fù)載的整流電路所產(chǎn)生的諧波污染和功率因數(shù)滯后已為人們所熟悉。直流側(cè)采用電容濾波的二極管整流電路也是嚴(yán)懲的諧波污染源。這種電路輸入電流的基波分量相位與電源電壓相位大體相同，因而基波功率因數(shù)接近1。但其輸入電流的諧波分量卻很大，給電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，也使得總的功率因數(shù)很低。另外，采用相控方式的交流電力調(diào)整電路及周波變流器等電力電子裝置也會在輸入側(cè)產(chǎn)生大量的諧波電流。 無功功率的影響和諧波的危害 1.無功功率的影響 (1)無功功率的增加，會導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機、變壓器及其他電氣設(shè)備容量和導(dǎo)線容量增加。同時，電力用戶的起動及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大。 (2)無功功率的增加，使總電流增大，因而使設(shè)備及線路的損耗增加，這是顯而易見的。 (3)使線路及變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無功功率負(fù)載，還會使電壓產(chǎn)生劇烈波動，使供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。 2.諧波的危害 理想的公用電網(wǎng)所提供的電壓應(yīng)該是單一而固定的頻率以及規(guī)定的電壓幅值。諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，也對周圍的能耐電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用以前，人們對諧波及其危害就進行過一些研究，并有一定認(rèn)識，但那時諧波污染還需要嚴(yán)懲沒有引起足夠的重視。近三四十年來，各種電力電子裝置的迅速使得公。用電網(wǎng)的諧波污染日趨嚴(yán)重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發(fā)生，諧波危害的嚴(yán)重性才引起人們高度的關(guān)注。諧波對公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的危害大致有以下幾個方面。 (1)諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過中性線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。 (2)諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧波對電機的影響除引起附加損耗外，還會產(chǎn)生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。 (3)諧波會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述(1)和(2)的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。 (4)諧波會導(dǎo)致繼電保護和自動裝置的誤動作，并會使電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確。 (5)諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。 諧波在工礦企業(yè)中存在的危害 在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機出口電壓畸變率要求小于5%，所以可以認(rèn)為電力系統(tǒng)的電源為正弦電壓波形。而電力系統(tǒng)中諧波的產(chǎn)生主要是由于大量非線性負(fù)荷的存在而造成。所謂非線性負(fù)荷指流過該負(fù)荷的電流與加在該負(fù)荷上的電壓不成正比例。在30年以前，非線性負(fù)荷主要為電力變壓器。電力變壓器在過勵磁狀態(tài)下由于鐵心飽和會產(chǎn)生大量3次諧波電流。而近30年隨著電力電子工業(yè)的發(fā)展，電力電子設(shè)備已分布在整個電網(wǎng)細(xì)枝末節(jié)的。主要有計算機，電視機，空調(diào)這些使用開關(guān)電源的用電設(shè)備，這些設(shè)備雖然單臺容量小，但是數(shù)量巨大分布很廣，已成為電力系統(tǒng)諧波電流的主要污染源。電鐵的發(fā)展使電氣化鐵路的諧波也日趨嚴(yán)重。工業(yè)冶煉用的中頻爐和電弧爐諧波電流也相當(dāng)嚴(yán)重。 如何解決諧波帶來的危害是一個比較大的課題。目前主要從兩個方面抓，一是盡量使其不產(chǎn)生，這主要是在用電設(shè)備上下文章。令一個是就地濾除，指在諧波源附近加裝電力濾波器，使諧波就地濾除，不危害公網(wǎng)。 |
