(1)對旋轉(zhuǎn)設(shè)備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發(fā)熱增加,此外諧波還會引起旋轉(zhuǎn)設(shè)備和變壓器振動并發(fā)出噪聲,長時間的振動會造成金屬疲勞和機械損壞。
(2)諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。
(3)諧波可引起系統(tǒng)的電感、電容發(fā)生諧振,使諧波放大。當(dāng)諧波引起系統(tǒng)諧振時,諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護及自動裝置誤動,損壞系統(tǒng)設(shè)備(如電力電容器、電纜、電動機等),引發(fā)系統(tǒng)事故,威脅電力系統(tǒng)的安全運行。
(4)諧波可干擾通信設(shè)備,增加電力系統(tǒng)的功率損耗(如線損),使無功補償設(shè)備不能正常運行等,給系統(tǒng)和用戶帶來危害。
電力系統(tǒng)諧波的危害:
1、對配電變壓器的危害:
接線組別為Yyno的配變,三相四線制接線時,三次諧波電流在配變原副繞組中產(chǎn)生諧波電壓,并使中性點電壓產(chǎn)生動脈。另外由于奇次諧波相位相同,它們在中性線上的相量疊加,使中性線上的零序電流相量疊加,因此中線性上因為流過諧波電流而發(fā)熱。
三相三線制接線時零序諧波由于相位相同,形成中性點電壓,使相電壓發(fā)生變化。
對于接線組別為Dyno的配變,零序諧波電流在繞組中形成環(huán)流,使配變繞組發(fā)熱,降低配變壽命。
2、對電力電纜的危害:
由于諧波次數(shù)高頻率上升,再加上電纜導(dǎo)體截面積越大趨膚效應(yīng)越明顯,從而導(dǎo)致導(dǎo)體的交流電阻增大,使得電纜允許通過的電流減少。另外,電纜的電阻、線路的感抗與系統(tǒng)串聯(lián),提高功率因數(shù)用的電容器及線路的容抗與系統(tǒng)并聯(lián),一定數(shù)值得電感與電容可能發(fā)生湝振。
3、對電力電容器的危害:
當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時,投入電容器后其端電壓增大,通過電容器的電流就增大,時電容器損耗功率增加。電容器的容抗與頻率成反比,頻率越高,阻抗越小,因而諧波電壓能使電容器的電流增大很多。超出電容器允許條件,就會時電容器過電流和過負荷,因而異常發(fā)熱,尤其是電容器投入在電壓已經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時,還可能是電網(wǎng)的諧波加劇,即產(chǎn)生諧波擴現(xiàn)象。在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電,由于電壓變化率大,局部放電強度大,對絕緣介質(zhì)更能起到加速老化的作用,從而縮短電容器的使用壽命。(http://www.diangon.com/版權(quán)所有)一般來說,電壓每升高10%,電容器的壽命就要縮短1/2左右。當(dāng)諧波與電容器的參數(shù)匹配時會產(chǎn)生諧振,使諧波得到方大,在諧波嚴重的情況下,造成電容器鼓肚、擊穿、群爆及更大的損失。
4、對白熾燈的損害:
白熾燈泡是一種應(yīng)用十分廣泛的照明燈具,它的壽命與諧波的熱效應(yīng)關(guān)系很大,畸變系數(shù)的增地縮短燈泡的壽命,而改變基波電壓相對來說比改變畸變系數(shù)的影響更大。
5、對電動機的損害:
諧波對電動機的損害主要是引起附加損耗,產(chǎn)生機械振動、噪聲和諧波過電壓。
電網(wǎng)的諧波及危害
畸變波能使電動機鐵心磁飽和增加,特別是鐵心鉗繞組的磁部飽和贈加,使基波短路阻抗減小,一般認為,三相異步電動機的n次諧波電流的大小可通過下式計算:
6、對電能表的影響:
⑴、機械式電能表系感性機構(gòu),在進行電能計量時,可以分以下三種情況:
①.畸變波電源供線性負荷,這時電能表計量的是基波電能和部分諧波電能,諧波會使用戶設(shè)備性能變壞。這樣用戶既受到諧波污染又多繳電費。
②.正弦波電源供非線性負荷,此時電能表計量的是基波電能減去部分諧波電能。這表明用戶污染了電網(wǎng)還少繳了電費。
③.畸變波電源供非線性負荷,這種情況就比較復(fù)雜了,基波電流是流向負荷的,而諧波電流則就不一定了,可能是流向負荷的,也可能是流向電源的,這要看具體情況了,最直接的方法就是用儀器來測量。
⑵、電子式電能表使用的是積分電路,無論是電網(wǎng)是向負荷提供諧波電流還是負
荷向電網(wǎng)提供諧波電流都會積分計量在一起,這樣就會造成計量誤差。
7、對低壓開關(guān)設(shè)備的危害:
對于配電用的斷路器來說,全電磁型的斷路器易受諧波電流的影響而使鐵耗增大而發(fā)熱,同時由于對電磁鐵的影響與渦流的影響而使其脫扣困難,且諧波次數(shù)越高影響越大;熱磁形的斷路器,由于導(dǎo)體的集膚效應(yīng)與鐵耗增加而引起發(fā)熱,使得額定電流降低與脫扣電流降低;電子型的短路器,諧波也要使其額定電流降低,尤其是檢測峰值的電子斷路器,額定電流降低的更多。由此可知,上述三種配電斷路器都可能因諧波產(chǎn)生誤動作。
對于漏電斷路器來說,由于諧波會漏電電流的作用,可能是斷路器異常發(fā)熱,出現(xiàn)誤動或拒動。對于電磁接觸器來說,諧波電流使磁體部件溫升增大,線圈溫度升高使額定電流降低。對于繼電器來說,因受諧波電流的影響也要使電流降低。在工作它們都有可能造成誤動作。
8、對弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾:
對于計算機網(wǎng)絡(luò)、通信、有線電視、報警與樓宇自動化等弱電設(shè)備,電力系統(tǒng)中的諧波通過電磁感應(yīng)靜電感應(yīng)與傳導(dǎo)方式耦合到這些系統(tǒng)中,產(chǎn)生干擾。其中電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)的耦合強度與干擾頻率成正比,傳導(dǎo)則通過公共接地耦合,有大量不平衡電流流入接地極,從而干擾弱電系統(tǒng)。
9、對通訊線路的影響:
通常音頻通道的工作頻率約為:200-400Hz,而供電系統(tǒng)的許多諧波就在這個頻率范圍之內(nèi)。由于電力線路和通訊線路的功率水平差別很大,所以供電系統(tǒng)中的諧波將引起可以察覺的,有時是甚至不能容許的干擾雜音。
10、對整流、逆變裝置和邏輯控制電路的影響:
整流裝置和晶閘管電路在各種電氣設(shè)備中得到了十分廣泛的應(yīng)用,大到直流輸電用的整流和逆變裝置,城市電車直流供電電源,小到變頻設(shè)備、電視機、微機、交流穩(wěn)壓電源、電池充電器以及不停電電源(UPS)等,一方面這些裝置按一定的規(guī)律開閉不同電路,因而產(chǎn)生諧波電流注入電網(wǎng),成為諧波源,另一方面畸變的波形又影響他們及其負荷的正常運行。畸變波引起控制電路誤差,造成引燃角位移,整流裝置電流變化率、電壓變化率過高或過熱會引起設(shè)備故障和整流原件損壞。這些都會給換流裝置帶來危害。同時某些整流裝置的邏輯控制電路往往因畸變電壓而導(dǎo)致運行誤差,造成運行錯誤。
11、對熔斷器熔體的影響:
熔體中的諧波電流產(chǎn)生過熱會造成其安秒特性曲線位移,因此電流低的故障要特別注意熔絲的選擇以防止誤熔斷停電,影響供電。
12、諧波集膚效應(yīng)的影響:
交變的電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生交變磁通,交變磁通與導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,致使通過導(dǎo)體內(nèi)部的電流密度沿導(dǎo)體截面由中心向外變大,而中心電流密度最小,這就是通常所說的集膚效應(yīng)。集膚效應(yīng)既降低了導(dǎo)體的載流能力又增加了導(dǎo)體的自身損耗,并且隨著電流頻率的增加這種集膚效應(yīng)更嚴重。一般工頻(50Hz)情況下集膚效應(yīng)造成的損耗較小,而諧波的頻率較高時,象5次諧波頻率為250Hz以上的諧波集膚效應(yīng)造成的損耗和影響就十分顯著了。因此,在選擇導(dǎo)線時要考慮諧波的集膚效應(yīng)影響,適當(dāng)增加導(dǎo)線截面。
13、諧波對人體也有危害:
從人體生理學(xué)角度來看,人體細胞在受到刺激興奮時,會在細胞膜靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生快速波動或可逆翻轉(zhuǎn),其頻率如果與諧波頻率相接近,電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會直接影響人的大腦與心臟。