產生三次諧波的主要負載有哪些
2021-07-14
一、三次諧波產生的原因
三次諧波電流主要來自于單相整流電路。熟悉電路的人都知道,平滑電容的電壓被充電到交流電的峰值后,就維持在交流電峰值附近。當交流電的電壓低于電容上的電壓時,電網上沒有電流流入負載。這時,負載的電流由電容供給,隨著輸出電流,電容的電壓開始降低,在某個時刻,交流電的電壓會高于電容上的電壓,這時,電網上才會有電流流入電容(給電容充電,使電容上的電壓升高)和負載中。因此,電網僅在接近電壓峰值的時刻向負載輸入電流,電流的形狀為脈沖狀。通過付立葉分析可知,這種脈沖狀的波形包含豐富的三次諧波成分。

二、產生三次諧波的主要負載
當今社會幾乎所有的電子電路都需要用直流供電來工作,因此整流電路無處不在。其中對配電系統造成巨大影響的典型設備包括:
1. 通信設備、UPS電源、辦公自動化設備
2. 大型醫療設備
3. 電視機為代表的家用電器,特別是變頻空調、電磁爐等
4. 節能燈、調光燈等照明設備
5. 大尺寸的LED屏幕
電視機和計算機的電流為很窄的脈沖波,這是很典型的單相整流電路的電流波形,實際上,任何使用開關電源作為直流電源的設備都會產生這種電流的波形。這是三次諧波電流的主要來源。
目前大量使用的大尺寸LED屏幕,采用很多開關電源并聯供電,因此LED屏幕產生的3次諧波電流很大。調光燈通過控制可控硅的導通角來控制電壓的有效值。因此,他的電流也不是正弦波。節能燈也是目前常見的負載,他的電流也是脈沖狀的。實際上,現代建筑物中,節能燈導致的三次諧波電流已經成為主要的危害。
三、三次諧波引起的故障
1. 三次諧波引起變壓器過熱
諧波電流在流過變壓器時,會造成變壓器的損耗增加,從而導致變壓器的溫度過高。其中,三次諧波電流造成變壓器過熱的情況為嚴重。當負載全部為信息設備和節能燈時,變壓器的容量往往僅能達到銘牌上標稱容量50%。
變壓器的初級繞組溫度很高,盡管變壓器還沒有達到額定的功率。這是由于3次諧波電流在初級繞
組中形成環流所致。
2. 三次諧波引起跳閘
過流保護裝置意外動作,雖然實際電流并沒有達到保護的閾值,這是由于包含3次諧波的電流在同樣有效值的條件下具有更大的峰值。
3. 三次諧波引起零線過熱
零線電流超過相線電流,盡管3相的負荷平衡,往往導致零線過熱。造成零線過熱的原因就是零線電流過大。零線不同于相線,他沒有過流保護裝置,因此在電流過大的情況下,不會進行保護,只能任憑發熱。在一般配電系統中,零線的截面積并不比相線大(甚至更小),超過相線的電流必然會導致零線過熱;零線上沒有保險裝置,不能像相線那樣在過流時自動斷開。因此,零線上過大的電流必然導致零線過熱。
四、解決三次諧波的辦法
上述提到了三次諧波的產生以及三次諧波容易引起的故障,那么出現了三次諧波的問題該如何解決?目前對于三次諧波的治理,主要的是三次諧波治理裝置,即(零線電流濾波裝置), 從全系統的角度對三次諧波電流電流進行治理,對整個供電系統的相線與零線上的三次諧波電流電流進行同步消除,配電系統上的任何設備都能夠受益, 只需串接在零線上,濾波效果不受相線電流相位角調節變化影響,接線簡單方便, 采用專有的零線諧振阻波仿真技術,在三相負載發生不平衡波動變化時保持穩定濾波, 治理裝置具有即連即用即見效的高度自控性能,不需要額外的控制系統和復雜人工調節,同步濾除零線和相線上3次諧波電流90%以上,減小三次諧波電流帶來的電氣火災隱患, 成套裝置配有剩余零線電流監測系統,全面監控剩余零線電流。
三次諧波電流主要來自于單相整流電路。熟悉電路的人都知道,平滑電容的電壓被充電到交流電的峰值后,就維持在交流電峰值附近。當交流電的電壓低于電容上的電壓時,電網上沒有電流流入負載。這時,負載的電流由電容供給,隨著輸出電流,電容的電壓開始降低,在某個時刻,交流電的電壓會高于電容上的電壓,這時,電網上才會有電流流入電容(給電容充電,使電容上的電壓升高)和負載中。因此,電網僅在接近電壓峰值的時刻向負載輸入電流,電流的形狀為脈沖狀。通過付立葉分析可知,這種脈沖狀的波形包含豐富的三次諧波成分。

二、產生三次諧波的主要負載
當今社會幾乎所有的電子電路都需要用直流供電來工作,因此整流電路無處不在。其中對配電系統造成巨大影響的典型設備包括:
1. 通信設備、UPS電源、辦公自動化設備
2. 大型醫療設備
3. 電視機為代表的家用電器,特別是變頻空調、電磁爐等
4. 節能燈、調光燈等照明設備
5. 大尺寸的LED屏幕
電視機和計算機的電流為很窄的脈沖波,這是很典型的單相整流電路的電流波形,實際上,任何使用開關電源作為直流電源的設備都會產生這種電流的波形。這是三次諧波電流的主要來源。
目前大量使用的大尺寸LED屏幕,采用很多開關電源并聯供電,因此LED屏幕產生的3次諧波電流很大。調光燈通過控制可控硅的導通角來控制電壓的有效值。因此,他的電流也不是正弦波。節能燈也是目前常見的負載,他的電流也是脈沖狀的。實際上,現代建筑物中,節能燈導致的三次諧波電流已經成為主要的危害。
三、三次諧波引起的故障
1. 三次諧波引起變壓器過熱
諧波電流在流過變壓器時,會造成變壓器的損耗增加,從而導致變壓器的溫度過高。其中,三次諧波電流造成變壓器過熱的情況為嚴重。當負載全部為信息設備和節能燈時,變壓器的容量往往僅能達到銘牌上標稱容量50%。
變壓器的初級繞組溫度很高,盡管變壓器還沒有達到額定的功率。這是由于3次諧波電流在初級繞
組中形成環流所致。
2. 三次諧波引起跳閘
過流保護裝置意外動作,雖然實際電流并沒有達到保護的閾值,這是由于包含3次諧波的電流在同樣有效值的條件下具有更大的峰值。
3. 三次諧波引起零線過熱
零線電流超過相線電流,盡管3相的負荷平衡,往往導致零線過熱。造成零線過熱的原因就是零線電流過大。零線不同于相線,他沒有過流保護裝置,因此在電流過大的情況下,不會進行保護,只能任憑發熱。在一般配電系統中,零線的截面積并不比相線大(甚至更小),超過相線的電流必然會導致零線過熱;零線上沒有保險裝置,不能像相線那樣在過流時自動斷開。因此,零線上過大的電流必然導致零線過熱。
四、解決三次諧波的辦法
上述提到了三次諧波的產生以及三次諧波容易引起的故障,那么出現了三次諧波的問題該如何解決?目前對于三次諧波的治理,主要的是三次諧波治理裝置,即(零線電流濾波裝置), 從全系統的角度對三次諧波電流電流進行治理,對整個供電系統的相線與零線上的三次諧波電流電流進行同步消除,配電系統上的任何設備都能夠受益, 只需串接在零線上,濾波效果不受相線電流相位角調節變化影響,接線簡單方便, 采用專有的零線諧振阻波仿真技術,在三相負載發生不平衡波動變化時保持穩定濾波, 治理裝置具有即連即用即見效的高度自控性能,不需要額外的控制系統和復雜人工調節,同步濾除零線和相線上3次諧波電流90%以上,減小三次諧波電流帶來的電氣火災隱患, 成套裝置配有剩余零線電流監測系統,全面監控剩余零線電流。