為了更好的了解諧波保護器的工作原理,我們首先來了解下什么是諧波。
諧波是指對周期性非正弦交流量進行傅里葉級數(shù)分解所得到的大于基波頻率整數(shù)倍的各次分量,通常稱為高次諧波,而基波是指其頻率與工頻(50Hz)相同的分量。高次諧波的干擾是當(dāng)前電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害”,亟待采取對策。
我們知道了諧波以及他所產(chǎn)生的危害是通過過電壓或者過電流引起的,造成一些損害。那么解決諧波就很簡單了,我們只需要使得諧波保護器吸收掉諧波源產(chǎn)生的諧波電流即可。而諧波保護器吸收諧波的原理很簡單,簡單的來說,大家可以把諧波保護器當(dāng)成一個電容串電抗,因為阻抗很低,電流會往這里流動,實際上就是阻抗分流,這樣流入系統(tǒng)的諧波電流就基本上給解決掉了。
諧波保護器一般設(shè)于精密設(shè)備前端,抗浪涌沖擊并吸收2~65次高次諧波對設(shè)備進行全面保護的諧波治理高端產(chǎn)品,諧波治理如:照明控制系統(tǒng)、計算機、電視機、電動機調(diào)速設(shè)備、不間斷電源、數(shù)控機床、整流器、精密儀器、電子控制機構(gòu)等等,所有這些非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波,它可導(dǎo)致配電系統(tǒng)本身或聯(lián)接在該系統(tǒng)上的設(shè)備故障。諧波保護器能將諧波消除在發(fā)生源,自動消除對用電設(shè)備產(chǎn)生的高次諧波和高頻噪聲、脈沖尖峰、電涌等干擾。通過諧波保護器能夠凈化電源、保護用電設(shè)備和功率因數(shù)補償設(shè)備、防止保護裝置的誤跳閘,從而保護用電設(shè)備安全、高效地運行。
接下來,我們從專業(yè)學(xué)術(shù)角度理解下諧波保護器去除諧波的工作原理。
電容補償器加電感線圈抑制諧波的原理,電感和電容維持一定的比例就可以濾去不同頻率的諧波。
電容器串電抗后形成一個串聯(lián)揩振回路,在諧振頻率下呈現(xiàn)很低的阻抗(理論上為0),如果串聯(lián)諧振頻率與電網(wǎng)特征諧波頻率一致,則成為純?yōu)V波回路,如果只吸收少量諧波,則稱為失諧濾波回路。
失諧濾波回路的主要用途是防止諧波放大,濾波效果不大,回路傳串聯(lián)諧振頻率通常低于電網(wǎng)的最低次特征諧波頻率,即設(shè)定為基波頻率的3.8~4.2倍。
工程計算公式為:電抗器電抗XL=電容器容抗XC的百分比(X%)
或者:電抗器功率QL=電容器基波容量QC的百分比(X%)
電抗器電抗或容量一般為電容器容抗或容量的6~7%
在選擇x=6%時,諧振次數(shù)為vr=4.08。
失諧濾波回路只吸收少量5次及以上的諧波,諧波源產(chǎn)生的諧波的大部分流入電網(wǎng),電容器容量根據(jù)預(yù)計達到的功率因數(shù)值確定。
純?yōu)V波回路的主要用途是吸收諧波,同時補償基波無功。
在串聯(lián)諧振狀態(tài)下,濾波回路的合成阻抗XS接近于0,因此可對相關(guān)諧波形成“短路”。在諧振頻率以下濾波回路呈容性,因此能夠輸出容性基波無功功率以補償感性無功功率。在諧振頻率以上濾波回路呈感性。由于濾波回路在諧振點以下呈容性,所以在其特征頻率以下又與電網(wǎng)電感形成并聯(lián)諧振回路。如果在這個頻率范圍內(nèi)沒有特征諧波,則并聯(lián)諧振對電網(wǎng)不會產(chǎn)生危害。
由于濾波回路的主要任務(wù)是吸收電網(wǎng)諧波,所以限制了對基波無功功率進行調(diào)節(jié)的靈活性,只能對各個回路進行投切,投入的順序為從低次到高次,切除的順序為從高次到低次。對于容量較大的補償濾波裝置,可以采取純?yōu)V波回路和失諧濾波回路結(jié)合的方法,即純?yōu)V波回路固定運行,補償基本負荷,失諧濾波回路作為調(diào)節(jié)運行。