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谐波有什么危害

发布时间:2017-07-05

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发布者:未知

谐波有什么危害?
谐波的主要危害有7个方面:
第一:导致电缆过热
谐波电流流过电缆时,会导致电缆过热。造成这种现象的原因是交流电流的趋肤效应。
由于趋肤效应,当频率较高的谐波电流流过导体时,导体的有效截面积小于导体的实际截面积。截面积小,意味着有更大的电阻,也就意味着会产生更大的热量。当频率较高的谐波电流流过导体时,导体呈现的电阻比基波电流要大,因此同样幅度的谐波电流比基波电流产生更大的热量。导体损耗与谐波畸变率的关系如图1所示。
图1 铜线损耗与谐波畸变率的关系
对于谐波电流产生更大热量的问题必须重视。因为我们在进行线路设计时,导体的截面积是按照基波频率设计的,而当这些导体中流过谐波电流时,呈现更大的电流密度,导致更大的电阻损耗(I2R),从而导致导体发热。导体过热会导致电缆早期老化、甚至诱发火灾。
第二:导致 变压器过热
谐波电流流过变压器时,会导致变压器发出额外的热量,使变压器在没有达到额定 功率时便出现温度过高的现象,导致变压器的实际容量降低。在工业上,一些变压器的负荷主要是 变频器、中频炉等谐波源设备,这时,发现变压器仅仅达到50%负荷时,就温度过高。在商业上,随着一些建筑物中的节能灯、以PC机为代表的信息设备等非线性负荷增加,变压器过热的现象也十分常见。
过高的温度会缩短变压器的寿命。为了避免变压器过热,当负载是谐波源时,必须降额选用变压器(使变压器不工作在额定功率下)。一种专门用于谐波条件下的变压器称为k等级变压器,这种变压器的绕组和铁心都按照更大功率的情况进行设计,能够承受谐波电流产生的额外的热量。
谐波电流造成变压器过热的原因是谐波电流增加了线圈绕组的电阻损耗(称为铜损)和铁心的损耗(称为铁损)。谐波电流导致导线产生更大的损耗的分析在上一节已经进行了分析,下面分析铁心损耗增加的原因。
变压器的铁心在施加了交流磁场的条件下,会产生损耗。这种损耗包括两个方面,一个是涡流损耗,它是交流磁场在铁心上感应出了电流,电流在铁心的电阻上发热而产生的能量损耗。另一个是磁滞损耗,它是铁心内部的磁畴在磁场作用下不断翻转消耗的能量。
这两部分损耗都与频率有关,频率越高,损耗越大。
第三:导致变 无功补偿装置损坏
谐波电流对 无功补偿装置的影响也很常见,这实际已经成为企业进行节能 技术改造中不可回避的问题。节能改造中大量使用变频器,而变频器产生严重的谐波电流。这些谐波电流对原来的无功补偿装置造成了不同程度的损坏,常见的现象包括:
1、无功补偿装置不能投切:这一般发生在无功补偿控制器中包含谐波保护装置的场合,当检测到谐波电流过大时,装置进入保护状态,同时会显示谐波过大的提示信息;
2、无功补偿装置中的保险丝烧断:这是流过补偿装置的电流过大导致的;
3、无功补偿装置中的电容炸裂:这是流过补偿电容的电流过大,导致电容过热引起的。
有时,不仅 无功补偿器出现 故障,甚至变压器也会遭到损坏。谐波电流造成这些危害的根本原因是谐波电流在无功补偿装置与变压器构成的回路中发生了谐振。
第四:三次谐波的特殊危害
在处理谐波问题时,三次谐波电流需要引起特别的关注。三次谐波电流之所以危害很大,是因为三次谐波电流在中线上叠加,会导致中线电流过大,造成火灾隐患。图2是三次谐波导致零线过热的情况。实际上,20年前,在欧美发达国家,很多火灾是中线过热导致的。现在,欧美国家对电子设备的三次谐波电流进行了严格限制,并在工程中特别关注,中线过热的现象已经很少见到。
图2 三次谐波电流导致零线过热
零线上的电流过大之所以危害极大,是因为零线上没有保护装置。配电线路的保护装置一般安装在相线上,因此,相线上一旦出现过大的电流,保护装置会动作,避免线路过热。而零线上没有保护装置,电流过大时,只能任其过热。
三次谐波电流本身并不可怕,可怕的是几乎所有的人还没有认识到这种危害,因此没有防范措施,从设计开始就埋下了了隐患。
第五:对其他电子设备的不良影响
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