發電廠電氣系統中諧波的抑制措施

摘要:在發電廠電氣系統中，常常會出現諧波電流和諧波電壓，使得電力系統出現嚴重的污染，從而導致整個供電的質量出現問題。本文對電源諧波及危害性進行分析，并提出了如何抑制發電廠電氣系統中諧波的措施。

關鍵詞:建筑電氣設計 諧波污染 諧波抑制

隨著我國電力電子裝置的廣泛應用，電力電子裝置所引起的諧波問題給發電廠的用電系統造成了嚴重的危害，從而使得電能的質量下降，因此，本文探討了發電廠電氣系統中諧波的抑制措施。

1 電源諧波的來源

1.1 發電機的諧波 同步發電機所產生的諧波電動勢是定子和轉子之間的空氣隙中的磁場非正弦分布所產生的。發電機中每一對磁場下氣隙中的磁場都不可能按照正弦進行分布。在發電機實際的運行中，氣隙磁場不是嚴格的正弦波，只是含有一定的諧波成分，而這些都是由磁場的結構所造成的。因此，在發電機的輸出電壓中，其本身就存在一定的諧波，而這其中的頻率和諧波電壓都是發電機本身的結構和工作狀態。

1.2 變壓器的諧波 變壓器的諧波主要是磁場非線性所引起的，變壓器的勵磁回路具備非線性的電感。因此，勵磁電流成為了非正弦波形。此外，由于磁路的非線性，就會相對產生正弦波磁通，勵磁電流應該為尖頂波，如果這個在這個時候為勵磁電流為正弦波，磁通就會成為平頂波。不過不論是平頂波還是尖頂波，他們都含有大量的奇次諧波，若勵磁電流為尖頂波，則作為受電端的變壓器原邊，其電流含有諧波。若磁通為尖頂波，那么副邊相電壓將為非正弦波，輸出電壓就含有諧波成份。

1.3 電力電子變流裝置的諧波 隨著我國科學技術的不斷進步，許多辦公和家用電氣也不斷的更新換代，各種電力電子裝置不斷的進入電力系統中去，但是許多大大小小的諧波源都給電力系統帶來了許多的諧波污染。由于諧波本身的含量與電力系統的參數沒有直接的關系，主要取決于裝置的本身工作狀態和特性，因此，在實際運作中，電力系統的低壓配電網的容量過低，極為有限，當諧波電流注入電力系統以后，就會在系統的內阻上產生諧波的壓降，使整個電力個中的各點電壓出現畸變的情況。

1.4 低壓電器的諧波 現今，由于低壓電網的供給電源大多都是支持家用、辦公樓等一些電器設備，因此，這些低壓電氣，大多都含有非線性元件，從而產生大量的諧波電流，例如洗衣機、電視機、電磁爐、充電器和一些醫療儀器和設備等，這些都帶有一些小功率的整流裝置，有些電器業帶有少量的容量的變壓器，使得勵磁電流占較大的比例。如果他們只是單個的話，容量較小，但是如果數量較多，就會產生高次諧波，從而影響電力系統，從而加重電力網的諧波污染。因此，在建筑電氣設計的時候，應特別注意這點，綜合的治理好智能建筑的諧波和無功功率，對提高公用電網的質量和建筑的功能都具有至關重要的意義。

2 電源諧波及危害性分析

2.1 諧波使設備產生附加諧波損耗 諧波導致電力變壓器出現發熱的情況，主要是因為諧波電流的增加，使得變壓器的銅和漏磁出現損傷，另外諧波電壓會產生鐵損。特別是對于一些三角形接法的變壓器，它所產生的三倍次諧波會引起更加明顯的發熱情況。諧波的產生會造成旋轉電機出現損害，使得整個電機主磁通呈脈動性，從而產生許多的高頻噪音，并且容易和機座發生共振情況，破壞整個機械設備。

2.2 諧波對敏感電子設備的主要影響 過零檢測室以基波頻率為基礎的電子設備，會因為諧波的影響而造成過零出現誤動作，從而破壞電子設備的正常運行。由此可見，諧波會造成辦公自動化、樓宇自動化和消防報警等安全系統電子裝置出現誤動作，從而導致無法正常的工作和運行。

2.3 諧波惡化電力電纜絕緣和母線過熱 電纜的分布電容可以使整個諧波逐漸放大，當諧波流過電力電纜以后，就會產生許多的集膚效，并不斷的加重，使得整個電纜出現發熱的情況，使得耗損變大。諧波主要是因為浸漬絕緣的局部放電、介損和溫升的增大而出現電纜損壞的情況。

2.4 起系統各類繼電保護和自動控制裝蓋誤動和拒動 在我國繼電保護和自動裝置中，由于諧波影響而導致工作和運行中出現失誤和性能較差的情況。這些繼電保護的自動控制的裝置都是由于電壓和電流為工業頻率和正弦波而設計出來的，當諧波出現的時候，就會造成其無法正常的工作，出現誤動作的情況。

3 如何抑制現代建筑電氣工程中諧波

3.1 接入EMI濾波器 想要抑制諧波的干擾，EMI濾波技術是一種較為有效的措施，它可以有效的去除掉多余的傳導干擾。當電感和電容所組成的EMI濾波器，接上電源的時候，就會濾除兩輸入電源間所產生的干擾，組成共模干擾濾波，用以來濾除電源線和地之間所產生的非遞呈的共模干擾。由于交流電流在磁芯中所產生的磁通是正好相反的，可以有效的抑制共模干擾，只有適當的選擇元器件的參數，才可以更好的控制開關的電源不受到干擾。

3.2 采用無源功率因數校正技術 雖然EMI濾波電路可以有效的抑制電流的干擾，但是卻不能很好的解決電流波形出現畸變的現象。因此，要想有效的降低電流波形，使其不產生畸變，就必須減少電流諧波的含量，并且全面改善橋式整流的電容濾波電路。此外，還可以采用由二極管和電容所組成的無源功率，使用這樣的電路可以使得二極管的導通時間得到明顯的改善，并且逐漸變大，從而使所產生的電流波得到很大的改善。

3.3 采用有源功率因數校正技術 由于有源功率的因數在進行校正的時候，可以采用脈寬調制的技術，這項技術的各項性能都較為優越，并且在這個時候其所存在的總諧波含量基本是小于10%的。因此，在采用脈寬調制的集成電路的時候，在設計電路的時候，電路應該接通220V的交流電，并且經過橋式整流的直流電壓來進行充電，在這個時候當電壓逐漸上升到集成電路的開啟電壓的時候，集成電路就會在這個時候啟動，從而使得MOS管工作的開關狀態驅動。由此可見，在脈沖持續期間，導通、截止，電感中的電流都會在一定程度上按照相應的速率逐漸增大，當脈沖截止的時候，截止，導通，電流就會通過濾波電容進行充電，這個時候電流就會按照相應的速率降低。

4 結語

綜上所述，由于發電廠電氣系統中諧波是影響整個電能質量的關鍵性因素，因此，在現代電氣系統中，要全面提高電源諧波的防治工作，降低諧波的含量，防止配電系統的電壓和電流出現畸變，從而產生諧波。

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