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2.2 抑制谐波
随着电力电子技术在各工业部门和用电设备上的广泛应用,非线性负荷数量越来越多,容量也越来越大,谐波大量注入电网,使电力系统电压、电流波形发生严重的畸变。由于电网上的高次谐波较多,将会增加用电设备的损耗,效率降低,用电设备发热加剧,使用寿命缩短。大量的谐波会造成设备自身和电网相当大的附加无功电流,增加电网输变电以至发电设备的负担,影响设备运行及寿命。目前,世界各国都在严格制定输人谐波的标准。
电力系统中的主要谐波源可分为两类:a) 含半导体的非线性元件,如各种整流设备、变流器、交直流换流设备、变频器等节能和控制用的电力电子设备;b) 含电弧和铁磁非线性设备的谐波源,如交流电弧炉及铁磁谐振设备等。随着硅整流、电弧炉及可控硅换流设备的广泛使用和各种非线性负荷的增加,当正弦基波电压施加于非线性设备时,设备吸收的电流与施加的电压波形不同,电流因而发生了畸变,谐波电流注入到电网中,造成电压正弦波形畸变,这些设备就成了电力系统的谐波源。
如图4所示,配电系统节电器使用特殊设计的“z”型谐波屏蔽绕组,使得绕组中的谐波安匝与工作绕组所感生的谐波安匝值保持平衡,迫使两耦合绕组所穿链的谐波磁通自行抵消,阻止谐波在供电系统中传输。从而改善了各相功率因数,减少无功消耗,抑制了由于非线性负载所产生的高次谐波[4,5]。
图 4 谐波屏蔽绕组图
如图5、6所示,图5是安装节电器前的A相电压波形,图6为安装节电器后的A相电压波形,横轴为时间单位s,纵轴坐标Ua为电压v。如图可知,配电系统节电器有效的滤除了谐波,使A相波形变得平稳。同时,根据现场实验数据得到,在相同负载,相同电源情况下,经分析、计算得出安装节电器前后谐波量下降2 %~5%,有效降低电能损耗。
图 5 原始A相电压波形 图 6 滤除谐波后A相电压波形
注:横坐标标名为:时间t/s,纵坐标标名为:电压Ua/V; 排版时改
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