串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置對(duì)諧波的有效的檢測(cè)和治理
一、電力系統(tǒng)諧波危害
①諧波會(huì)使公用電網(wǎng)中的電力設(shè)備產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過(guò)中線(xiàn)會(huì)使線(xiàn)路過(guò)熱，嚴(yán)重的甚至可能引發(fā)火災(zāi)。
②諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，使儀器電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等故障，變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱，絕緣部分老化、變質(zhì)，設(shè)備壽命縮減，直至*終損壞。
③諧波會(huì)引起電網(wǎng)諧振，可能將諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，會(huì)對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成重大威脅，特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器，電網(wǎng)諧振常會(huì)使之燒毀。
④諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，造成不必要的供電中斷和損失。
⑤諧波會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計(jì)量誤差，給供電部門(mén)或電力用戶(hù)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)損失。
⑥諧波會(huì)對(duì)設(shè)備附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量;重則導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。
⑦諧波會(huì)干擾計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機(jī)。
⑧諧波會(huì)影響無(wú)線(xiàn)電發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、核磁共振等設(shè)備的工作性能，造成噪聲干擾和圖像紊亂。
二、諧波檢測(cè)方法
1.模擬電路
消除諧波的方法很多，即有主動(dòng)型，又有被動(dòng)型；既有無(wú)源的，也有有源的，還有混合型的，目前較為先進(jìn)的是采用有源電力濾波器。但由于其檢測(cè)環(huán)節(jié)多采用模擬電路，因而造價(jià)較高，且由于模擬帶通濾波器對(duì)頻率和溫度的變化非常敏感，故使其基波幅值誤差很難控制在10%以?xún)?nèi)，嚴(yán)重影響了有源濾波器的控制性能。近年來(lái)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究取得了較大進(jìn)展，由于神經(jīng)元有自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸入輸出關(guān)系明了，因此可用神經(jīng)元替代自適應(yīng)濾波器，再用一對(duì)與基波頻率相同，相位相差90度的正弦向量作為神經(jīng)元的輸入。由神經(jīng)元先得到基波電流，然后檢測(cè)出應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾娏?，從而完成諧波電流的檢測(cè)。但人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件目前還是一個(gè)比較薄弱的環(huán)節(jié)，限制了其應(yīng)用范圍。
2.傅立葉變換
利用傅立葉變換可在數(shù)字域進(jìn)行諧波檢測(cè)，電力系統(tǒng)的諧波分析，目前大都是通過(guò)該方法實(shí)現(xiàn)的，離散傅通測(cè)儀器立葉變換所需要處理的是經(jīng)過(guò)采樣和A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)，設(shè)待測(cè)信號(hào)為x(t)，采樣間隔為 t秒，采樣頻率 =1/ t滿(mǎn)足采樣定理，即 大于信號(hào)*高頻率分量的2倍，則采樣信號(hào)為x(n t)，并且采樣信號(hào)總是有限長(zhǎng)度的，即n=0，1……N-1。這相當(dāng)于對(duì)無(wú)限長(zhǎng)的信號(hào)做了截?cái)啵蚨斐闪烁盗⑷~變換的泄露現(xiàn)象，產(chǎn)生誤差。此外，對(duì)于離散傅立葉變換來(lái)說(shuō)，如果不是整數(shù)周期采樣，那么即使信號(hào)只含有單一頻率，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置離散傅立葉變換也不可能求出信號(hào)的準(zhǔn)確參數(shù)，因而出現(xiàn)柵欄效應(yīng)。通過(guò)加窗可以減小泄露現(xiàn)象的影響。
三、電力系統(tǒng)諧波治理
限于篇幅問(wèn)題，本文在此只介紹基于改造諧波源本身的諧波抑制方法，基于改造諧波源本身的諧波抑制方法一般有以下幾種。
(1)增加整流變壓器二次側(cè)整流的相數(shù)
對(duì)于帶有整流元件的設(shè)備，盡量增加整流的相數(shù)或脈動(dòng)數(shù)，可以較好地消除低次特征諧波，該措施可減少諧波源產(chǎn)生的諧波含量，一般在工程設(shè)計(jì)中予以考慮。因?yàn)檎髌魇枪╇娤到y(tǒng)中的主要諧波源之一，其在交流側(cè)所產(chǎn)生的高次諧波為tK 1次諧波，即整流裝置從6脈動(dòng)諧波次數(shù)為n=6K 1，如果增加到12脈動(dòng)時(shí)，其諧波次數(shù)為n=12K 1(其中K為正整數(shù))，這樣就可以消除5、7等次諧波，因此增加整流的相數(shù)或脈動(dòng)數(shù)，可有效地抑制低次諧波。不過(guò)，這種方法雖然在理論上可以實(shí)現(xiàn)，但是在實(shí)際應(yīng)用中的投資過(guò)大，在技術(shù)上對(duì)消除諧波并不十分有效，該方法多用于大容量的整流裝置負(fù)載。串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置
(2)整流變壓器采用Y/或/Y接線(xiàn)
該方法可抑制3的倍數(shù)次的高次諧波，以整流變壓器采用/Y接線(xiàn)形式為例說(shuō)明其原理，當(dāng)高次諧波電流從晶閘管反串到變壓器副邊繞組內(nèi)時(shí)，其中3的倍數(shù)次高次諧波電流無(wú)路可通，所以自然就被抑制而不存在。但將導(dǎo)致鐵心內(nèi)出現(xiàn)3的倍數(shù)次高次諧波磁通(三相相位一致)，而該磁通將在變壓器原邊繞組內(nèi)產(chǎn)生3的倍數(shù)次高次諧波電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生3的倍數(shù)次的高次諧波電流。因?yàn)樗鼈兿辔灰恢?，只能在形繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，將能量消耗在繞組的電阻中，故原邊繞組端子上不會(huì)出現(xiàn)3的倍數(shù)次的高次諧波電動(dòng)勢(shì)。從以上分析可以看出，三相晶閘管整流裝置的整流變壓器采用這種接線(xiàn)形式時(shí)，諧波源產(chǎn)生的3n(n是正整數(shù))次諧波激磁電流在接線(xiàn)繞組內(nèi)形成環(huán)流，不致使諧波注入友情提醒：購(gòu)置電力測(cè)試儀器要選直接生產(chǎn)商的產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量及售后服務(wù)有保證
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