《谐波治理与节能》PPT课件.ppt
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1、通信电源系统谐波治理与节能一、谐波的产生与危害二、谐波治理方案与工程实践三、谐波治理效果评估四、谐波治理工程的节能降耗效果五、结论与前景展望通信电源系统谐波治理与节能一、谐波的产生与危害1、电压与电流波形分析2、谐波的产生3、谐波的危害基本概念v周期性非正弦波可以利用傅立叶级数分解为基波和谐波两部分。v基波f1指频率为F(中国为50Hz)的正弦波v谐波fn指频率为F正整数倍的正弦波v谐波次数n谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1)基波与谐波基波基波 与与 三次谐波三次谐波基波基波 与与 五次谐波五次谐波谐波的形成当正弦波电压施加在非线性负载上时,电流就畸变为非正弦波,非正弦波电流在电网阻抗
2、上产生压降,会使电压波形也变为非正弦波。线性负载的特征v负载吸收的电流是与电压频率相同的正弦波电流,电流与电压之间可能存在着固定的相位差v欧姆定律定义了线性负载的电压与电流的比值为一个常数负载的阻抗v电流和电压之间的关系是线性的。例如:白炽灯泡、电加热器、电阻、电动机、变压器等v这类负载中没有任何有源电子器件,只有电阻(R)、电感(L)和电容(C)。非线性负载的特征v负载吸收的电流为周期性的,但不是正弦波电流,电流中因含有谐波而造成波形失真;v欧姆定律中定义的电压和电流之间的关系不再有效,因为负载的阻抗在一个周期内是变的,电流和电压之间的关系也不再是线性的了。不同负载产生的谐波标准的正弦波形电
3、流波形(变频器)电流波形(日光灯)电流波形(电梯)与谐波相关的电气参数总电流有效值(Irms)它是基波电流有效值IH1与谐波电流IHk的平方和的根值:电压和电流的谐波失真度THD*%=总失真度=1002、谐波的产生v电源本身谐波电源本身谐波 由于发电机制造工艺的问题,致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波,因此,产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势,即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然,几个这样的电源并网时,总电源的电流也将偏离正弦波。v由非线性负载所致由非线性负载所致 谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时,负载上电流与施加电压呈线性关系;而电流流经非线性负载时,则负
4、载上电流为非正弦电波,即产生了谐波。v主要的非线性负载主要的非线性负载 ()开关电源的高次谐波,它由五部分组成:一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制,这几个部分产生的噪声不完全一样;()变压器空载合闸涌流产生谐波;()单相电容器组开断时的瞬态过电压干扰;(4)UPS产生的谐波大功率UPS是通信电源系统中主要的谐波源。采用可控硅整流是UPS产生谐波的主要原因。UPS生产厂家提供的谐波指标通常是满载输出时的数据,而实际情况中UPS不可能运行在满载状态下,特别在11冗余配置时,通常在40以下。根据其整流方式的不同,UPS的谐波指标一般在下列范围:6脉冲整流:3012脉冲整流:20IGPT整流
5、:10由此可见,大功率UPS是通信电源系统最大的谐波源。3、谐波的危害v1)导致中性线电流过大,造成中性线发热甚至发生火灾;v2)加大线路损耗,使电力电缆过热、绝缘老化,电力电缆产生过负荷或过电压;v3)大大增加电网发生谐振的可能,谐振产生的过电压和过电流会引起更严重的事故;v4)变压器产生发热,损耗增加,同时降低变压器容量,谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度,谐波电流的存在增加了铜损。工程中需增大容量配置,增加变损费用和工程投资;v5)损害电网中的敏感用电设备;v6)使电容器过载发生,加速电容器老化和损毁;谐波的危害v7)对继电保护和自动控制装置产生干扰和造成误动
6、作或拒动,造成区域性停电事故;v8)畸变电流在旋转电绕组中流通,使电机产生附加功率损耗而过热,降低空调工作效率,增加能耗,产生脉动转矩和噪声;v9)干扰发电机组的运行,增大机组的配置容量;v10)使计算机内的元件温度出现过热,使计算机及数据处理系统出现错误,严重甚至损害机器。二、谐波治理方案与工程实践1、配电示意图2、现状测量数据电流电压综合波形电流、电压综合波形电流、电压综合波形 基波有效电流基波有效电流 5次谐波电流次谐波电流基波有效电流基波有效电流负荷综合电气数据负荷综合电气数据5次谐波电流次谐波电流 7次谐波电流次谐波电流11次谐波电流次谐波电流13次谐波电流次谐波电流综合谐波电流频谱
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