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非线性负载是什么?非线性负载谐波如何处理?
电力系统中的非线性负载的特征在于引入开关动作并因此导致电流中断。这种行为提供具有不同分量的电流,这些分量是系统基频的倍数。这些分量称为谐波。谐波的幅度和相位角取决于电路及其驱动的负载。对于60Hz的基本电源频率,2次谐波为120Hz,3次谐波为180 Hz,依此类推,谐波电流通过阻抗最小的路径流向电源。

  非线性负载

  电力系统中的非线性负载的特征在于引入开关动作并因此导致电流中断。这种行为提供具有不同分量的电流,这些分量是系统基频的倍数。这些分量称为谐波。谐波的幅度和相位角取决于电路及其驱动的负载。对于60Hz的基本电源频率,2次谐波为120Hz,3次谐波为180 Hz,依此类推,谐波电流通过阻抗最小的路径流向电源。

  可以产生谐波电流的非线性负载的一些例子是计算机、传真机、打印机、PLC、冰箱、电视和电子照明镇流器。个人计算机构成非线性负载,因为它们包含开关模式电源。PC电流主要以三次和五次谐波分量为主。电流谐波使系统的功率因数恶化,即某一负载的平均功率与电压幅值相等的纯阻性负载计算的平均功率之比是多少。与线性负载吸收的无功功率不同,谐波电流不能通过使用电容器和电感器来校正,而是通过使用谐波缓解变压器来校正。

  电流失真会产生电压失真。当带有谐波的电流流过发电系统和传输线时,由于电网的阻抗会产生额外的失真。

  随着越来越多的非线性负载连接到网络,以基频运行的电力系统很容易出现错误行为。由于趋肤效应,谐波会增加导体的电阻,并导致异常的中性地电压差。连接的非线性负载越多,谐波的总和就越高,尽管总和小于各个幅度的总和。谐波会损坏保险丝和断路器等组件,并可能导致公用事业仪表记录错误的测量结果。

  当设备连接在非正弦系统中时,可以使用滤波器。可以对非线性负载进行建模,这些模型可用于评估负载中的电压和电流谐波。

  K 因子

非线性负载是什么?非线性负载谐波如何处理?

  为非线性负载供电的配电变压器受到极大关注,因为它们遭受:(1) 绕组、绝缘和油过热;(2)金属零件附加涡流加热;(3)分接开关、套管和电缆末端连接中的应力更高。由于趋肤效应和邻近效应导致的一般布线过热并不像具有线对中性连接的三相系统中中性导体的加热那么严重。必须分析电流的谐波频谱,以确定变压器中的超额损耗。

  为非线性负载供电的变压器必须有额外的过流保护。带有谐波电压畸变的线性负载会产生非线性谐波电流,由于过热会缩短电机的寿命,某些设备(如通信和数据处理设备)在连接到包含大量非线性负载和谐波的系统时可能会发生故障。

  K因子是一种评级系统,旨在表明变压器处理非线性负载产生的谐波的能力。线性负载提供的K系数为 1(一)。K 因子越高,谐波加热效应就越大。创建此指示性因素的主要目的是设计一种可以在特定条件下运行而不会造成寿命损失的配电变压器。

  消谐变压器

  由于谐波引起的问题远不止简单地使变压器过热,因此使用能够减少系统电压失真的资源更为合适。谐波缓解变压器可有效解决过热和谐波产生的电能质量问题。由于消除了变压器绕组内的谐波磁通量,输出端的电压失真保持在非常低的水平。

  降低谐波影响的指南

  电气和电子工程师协会 (IEEE) 编写了“ IEEE 电力系统谐波控制推荐实践和要求”指南,该指南为公用事业必须提供的电能质量以及用户可以回馈给配电系统的电能质量提供指导系统,该指南建议对系统进行修正,以消除或减少特定阶次的谐波,例如线路电抗器和使用12脉冲转换器前端。

时间:2021.11.15 来源:吉事励 阅读:5933
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