諧波危害分析

諧危的細析對輸電線路影響諧對電暈起始和熄滅影響是峰峰電壓函數(shù).峰值電壓與諧和基的相角關系有關，所以即使有效值電壓在限值以內而峰值電壓高出額定值也是可能。因此，在輸電線路設計中要適當考慮這影響,以降低事故可能性。超高壓長距離輸電線路，常采用單相自動重合閘來提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。較大高次波電流(幾十安培以上）能顯著地延緩潛供電流熄滅，導致單相重合閘失敗或不能采用較小自動重合閘時間,不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運行。在電纜輸電情況下，形了質電強。這影響大局電、和，電纜使用，加事故次數(shù)。電纜額定電壓級高，波起上危也大.諧電流流導表時產效應和鄰近效應。膚效應是指導中有交流電流流或者處于交變電磁中，由于電磁感應使電流或磁通在導中布不均勻，接近電流密或者磁通密度大現(xiàn)象。電流頻率高，導率和磁導率大，趨膚厚小，這時只要導截積稍大,膚效應就相當嚴重，使導阻大。互靠近導中流交流電流時，每個導不僅處于自身電流產磁中，同時還處于其他導產磁中，這時各個導中電流布和它單獨存在時不樣，受到鄰近導種現(xiàn)象叫做鄰近效應。電流頻率愈高，導靠得愈近，鄰近效應愈顯著.鄰近效應和膚效應是共存,它使導中電流布更不均勻，使導阻更大。以上兩種現(xiàn)象都使線路或設備多附發(fā)熱，從而影響絕緣。除此之外，由于產較高頻率電，這種情況下絕緣局電劇，質耗顯著,致使升,也影響絕緣。電流流導,其熱效應起導發(fā)熱，其大小由下公式?jīng)Q定:PI2R為路流有下表：IIIII…II122222123n1－諧波流畸變率;I、I、…I－2、3…n諧波流效；23nI－基波1可以看出，沒諧波，流有流大小，但是當諧波畸變率達到100％時，流有近50％.R是導體交，下表：acRkRkk)Rck－交比,也叫附加損耗系數(shù)；ck－集膚應引起－鄰近應引起kR－導體直從可以看出影響因素兩個電和阻，它們同時又分別受其他因素制約。流大小主要由負載情況決定，阻則受影響。一般情況，由于諧波含量很低，可以忽略高頻信號影響，認k等于0。但是當諧波畸變率高時，高頻信號影響就必須考慮了.c前面已經(jīng)提到，應和鄰近應就越明顯,k也c越大。線損耗增加必然導致溫度升高,導外面包絕緣層和保護層溫度分析較復雜這里通過分析裸導體實現(xiàn)導溫度性判斷。對于裸導體,過一定穩(wěn)定溫升公I2RTacFs式中：I－流過導體的電流;R－導體的交流電阻；ac－導體的總換熱系數(shù)；F－導體的換熱面積.從式中可以看出，對于具體的電線電纜來說，如果假定兩種情況下流過電流的有效值相同，那么穩(wěn)定溫升的差異只取決于電阻的大小.對于電纜和電線來說，由于有厚厚的絕緣層和保護層，熱交換的效率必然沒有裸導體高，因此流過相同電流時，穩(wěn)定溫升要高一些,諧波電流引起的溫升增加量相應也要增大。溫度升高會加速電纜線的老化，減短電纜的壽命，嚴重情況可能會致使相線與中線火地之間發(fā)生短路引發(fā)火災，甚至發(fā)生爆炸事故。據(jù)統(tǒng)計，2000年中國火災中因電氣原因引發(fā)的火災為31933起,占中國火災總數(shù)的26。1％,中電纜老化引起的火災占電氣火災的50%以,成大的產損.化應力中，由應速率程Amhenius，可高分材的熱老化為:a式中：T－別示的壽命h和老化溫度(K);a－與定效能相的數(shù);－(0.401E/R與化能E有的數(shù),R氣體數(shù)(8。314J·mol-1·K—1.bb5346b5394；根據(jù)資記載，對于丁苯橡膠熱;對于阻燃電纜b5807對于聚氯乙烯電纜。假設溫度為T時的老化壽命為，T時的老化壽命為，則對于丁1122苯橡膠:2(TT)101T×T2121對于阻燃電纜:2(TT)101T×T2121對于聚氯乙烯電纜:2(TT)101T×T2121假設溫度為500時三種的老化壽命都為20年，那么每升高10,纜壽如表表的據(jù)示化命單為：溫505152535555565758590000000000丁橡20017.715814.012.511.29.989797.1阻電20.017715.714.012511.1998.87.970聚乙20.017.615513.612.01069.48.37365纜度老壽對表由中數(shù)可看，種料電，著度升化命劇降當均度老壽僅正常工作溫下命1/4.二、變壓器影響諧波壓存在增加了變壓器磁滯損耗、渦流損耗及絕緣電場強流存在增加了銅損稱性負荷變壓器而言若負荷流含有直流分量,引起變壓器磁路飽和會大大增加勵磁流諧波分量,它幅值幾乎直流流成正比這線性關系更明顯。諧波流在變壓器成加損耗用式：P3IRK2ThTh2式I通變壓器次諧波流；hhR變壓器工值；TK諧波集效和近應電增加系,當和13,K分2.1、2.5、3.2和3.7。h變壓器特重3次及倍次諧波，這諧波在連接繞組形成換流除非設計已經(jīng)考慮到這題否則這換流將變壓器繞組熱.供給不稱負荷變壓器還有一個題考慮到，即果負荷流含有直流分量,則它將變壓器磁路飽和提,從而使交流勵磁電流的諧波分量大大增加。對電力變壓器內△接法的繞組而言，雖然該接法為三次倍數(shù)的諧波電流提供了一個通路，但卻增加了繞組內的環(huán)流。除非在設計時另有考慮，這一額外的環(huán)流可能使繞組電流超過額定值。變壓器副邊輸出諧波電壓使輸電線路熱損耗增加，絕緣老化,壽命縮短；據(jù)有關部門試驗，相同的電纜鋪設條件，若通過一般的工頻電流,其使用壽命為25年，而含有高次諧波的非正弦電流，其使用壽命只有9年。三、對無功補償電容器的影響電力諧波和電容器之間的作用是相互的，它不僅在電容器中產生額外的電力損耗，而可能電容器一產生聯(lián)并諧。諧波電壓在電容器中產生額外的電力損耗：c)U1023nnn2中c—電容;—損耗數(shù)；—次諧波的頻；U—次諧波電壓有值。nnnn同一線接有電容器和諧波時，設電為感的，下成時會生諧。SffSSCn中—波頻；f—諧頻;fnS—短路容量;S-電容器容量.SC因在高頻電路中電容阻抗較小故可略去負荷電阻。在此條件，當式時會生諧。SS2ffnSZStLctc中S—變壓器容量;Z—變壓器阻抗標幺值ttS—負荷容量;S-電容器容量Lc在電容器的作用，諧波電流可以被放大2～5倍，而在諧時可達30倍以。諧引的過電壓和過電流大大增加電容器的損耗和過熱，這往往導致電容器的損壞.四、對繼電保護裝置的影響諧波對繼電保護的影響主要表現(xiàn)為使繼電器動作特性畸變或效果降低，其后果常是保護裝置的拒動或誤動,并且由于不同類型繼電器的設計和工作原理不用，諧波的影響程度也不盡相同。1、諧波對電磁型繼電器的影響諧波對各種形式的繼電器和保護裝置均有不同程度的影響。對于當前推廣使用的微機保護來說，由于廣泛采用先進的數(shù)字濾波電路和數(shù)值算法,得到的波形基本上是濾去各主要高次諧波的正弦波，可以認為諧波不能對其動作特性構成影響。然而對目前仍廣泛使用的電磁式繼電器來說，諧波的威脅是存在的。常規(guī)的電磁型電流繼電器的電磁動作轉矩為：IWMKLKLKI2LKI222R2p1p1p2p3m式中—電磁力;-動片支的力度LFp—磁；I—流線的電流有效值W-圈數(shù)R—磁Φ過磁路的磁阻2m由(3。9式可得電磁動作轉矩線電流有效值的成正.實證，型繼電器圈論基波是27次諧波，要有效值相同，繼電器會動作。按基波整定的電磁型繼電器在諧波的作用下可能誤動。雖然，電磁型繼電器動作速度慢,定值容許誤差較大，在諧波含量小于10％時可認為諧波影響不是主要問題，然而在某些情況下,諧波的含量會大大超過這一允許值。例如變壓器空載合閘時，由于斷路器三相不同期,三相勵磁涌流極不衡，在同一母上并列運行的有變壓器零序回路中引起零序涌流,其波形中含有很大的諧波分量,其二次諧波分量有時甚至大于基波分量。這時，雖然其基波電流尚未達到繼電器的起動值，但各次諧波綜合的有效值已超過整定值，使電磁型繼電器起動。由于整個衰減過程達10s以上，超過零序保護動作時間,可使母上運行中的投序保護的變壓器同時誤跳。2、諧波對感應型繼電器的影響感應型繼電器的可動部分慣性較大，動作速度慢，諧波轉拒對其影響并不嚴重。這種繼電器中的圓盤或圓筒在磁場的作用下都將產生感應電流，該電流和空間中另一磁場相互作用產生電磁轉拒，推動圓盤和圓筒。經(jīng)驗證，隨著輸入電流的頻率由50Hz增加到250Hz時，繼電器的起動靈敏度將降低，這是由于畸變電流中諧波分量在繼電器磁盤上產生了附加轉矩所致。由畸變電流產生作用在繼電器磁盤上的轉矩等于該電流中基波分量和各次諧波分量產生的轉矩總和，其中3次諧波和5次諧波電流產生的轉矩對繼電器的靈敏度影響比較大.諧波電流分量產生的轉矩可正可負，因而繼電器可能產生誤動也可能產生拒動,其后果由各同次頻率諧波間的相位差以及諧波分量的有效值確定。3、諧波對整流型繼電器的影響整流型繼電器的主要特點是將輸入交流量進行整流，或者將幾個輸入交流量組合后進行整流，繼電器的動作特性于整流后的電壓信(電流)及其動作，以個電量的整流比相器路構的向繼電器進行分。電流中有諧波分量時，其動作特性不在是一個圓,而是現(xiàn)一個不的閉由許凹不點。基上2π/n時有點(或點）出，而且諧波量越大，厲害。主要是因在電流入有諧波分量電流時，整流比相器輸出的交流分量增大，從而造繼電器動作特性損壞不光滑。在某些情況下，如輸出生接地短時，由于電流中諧波分量較大，導致整流型保護裝置拒動.4、諧波對靜態(tài)型繼電器的影響靜態(tài)保護所采用的繼電器包括通稱的靜態(tài)繼電器和固態(tài)繼電器,主要由無機械運動的電子器件。由于在干擾和消除諧波影響方面具有較好的有效性，靜態(tài)保護已日益收到人們的關注。按相位比較原理的繼電器,被比較的個交流電量可用積分比相器或微