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电源中的高频谐波,导致了严重的谐波干扰问

发布时间:2023/11/28 16:43:35   

随着变频器、伺服驱动器、直流调速器、软启动器、电焊机、UPS/EPS、中频炉、开关电源等整流/逆变类设备的大量普及,导致电源中的谐波含量越来越大,谐波的含量也越来越丰富,并因此而导致了一系列问题,如一些精密仪器仪表工作紊乱、低压电器误动作、通讯时断时续、电脑黑屏、电动机频繁损坏、用电设备过热等等。所以,谐波干扰问题引起了越来越多的人的重视,但究竟该如何解决这些谐波干扰问题呢?却令很多人头疼不已……

01电源中高频谐波的主要来源

在之前,电源中的谐波主要是来自发电设备及变压器等,但随着随着变频器、伺服驱动器、直流调速器、软启动器、电焊机、UPS/EPS、中频炉、开关电源等整流/逆变类设备的大量普及,这些整流/逆变类设备已取代发电机、变压器等,成为当前电源中主要的谐波的来源。

某知名品牌变频器谐波电流含量实测图

02电源高频谐波导致的主要问题

电源中的高频谐波,导致的主要问题,包含如下几个方面:

1、导致设备无法正常工作

谐波会在电动机、发电机等旋转设备的定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗,降低发电设备、输电设备及用电设备的功率,更为严峻的是,谐波会使旋转用电设备产生震动力矩,或者是机械共振,导致旋转用电设备无法正常工作;

2、增大电力运营成本

谐波电压及谐波电流在电网中游荡、堆集、叠加,导致线路损耗增加、电力设备过热,不但会增大运行成本,还会导致电费增加;

3、降低供电的可靠性

谐波电压在很多情况下,会表现为正弦波上的比较尖锐的“毛刺”,这不仅会导致变压器、电容器等用电设备的磁滞及涡流损耗增加,而且会增大绝缘材料的电应力;

谐波电流导致变压器、电动机等的铜损增大、部分过热、噪音增大、绝缘老化加速等问题,导致变压器、电动机等的使用寿命大大降低,供电可靠性难以得到保证;

4、引发供电事故

电网中含有许多的谐波源、电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷,这些电气负荷会影响谐波的影响而加剧它们的变化,极易产生并联谐振或者是串联谐振,进而会引发供电事故。

03电源中的高频谐波的治理方案

要想彻底治理电源中的谐波,必须分如下几个步骤去操作:

1、摸清电源中的谐波源

先要对电源中的谐波源进行排查,并逐一登记在册,做到心里有数;

2、了解谐波源产生谐波的特性

不同的谐波源,其产生的谐波特性也不一样,像6脉整流的变频器、中频炉等,其产生的谐波可以根据傅里叶级数分解为6N±1次谐波(N=1,2,3……)

3、测量相关数据

如果有条件的情况下,可以采用示波器、电能质量分析仪、网络分析仪等设备,对电源中的谐波情况进行检测,以便能够采取更有效的谐波抑制措施,假如没有谐波检测设备,也不想花钱去做这项工作,有前两步的基础,也就做到八九不离十了

4、了解谐波治理措施及谐波治理器件

常用的谐波治理措施,无非就是那么几个:屏蔽、接地、隔离、滤波等等;

常用的谐波治理器件有:滤波器、电抗器等等,但需要了解每种滤波器件的滤波范围及效能,比方说:像MLAD-V-SR变频器专用输入滤波器,可以用来抑制10KHz~30MHz这个区间内的谐波,滤波效能为30~50%等等

MLAD-V-SR变频器专用输入滤波器

5、选用合适的谐波解决方案

一定要谨记,电源的谐波治理,并不一定必须要加谐波抑制器件或者是装置,有的时候,可以通过改变接地、增加隔离器件,或者是施加电气屏蔽等措施,也是可以解决电源谐波干扰问题的。不到万不得已,就没有必要加装谐波治理器件或装置。

之所以不愿意大家加装谐波治理器件或装置,因为这些东东,不但会增加大家的经济负担,同时,还会增加系统中的故障点,谁也不能保证这些谐波治理器件或装置一直都能处于正常运行状态,说不定哪一天,它就会坏某个器件等等,这些问题原则上是没有办法避免的。

除非必要时,一定要采取谐波治理器件或者是装置了,这个时候,就要根据前面所掌握的情况,如果谐波源较少时,建议选用谐波治理器件,像MLAD-V-SR变频器专用输入滤波器、MLAD-VR-SR变频器专用输入电抗器、MLAD-VR-DR变频器专用直流电抗器、MLAD-S-SR伺服专用输入滤波器、MLAD-SR-SR伺服专用输入电抗器、MLAD-SR-DR伺服专用直流电抗器、MLAD-GFC系列LCL谐波滤波器、MLAD-APF有源滤波器等;谐波源数量较多,且要求的不是每个谐波源的谐波含量必须达标,或者是采用单独的谐波治理器件没有足够的安装空间时,就必须选用MLAD-VFC变频器专用滤波器、MLAD-SFC伺服专用滤波器或者是MLAD-PHC高低压谐波治理无功补偿一体化装置等等



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