- 電源污染的危害
- 電源污染的種類
- 電源污染的治理
- 串聯(lián)電抗器
- 有源濾波補(bǔ)償
- 無源濾波補(bǔ)償
- 增加整流設(shè)備的相數(shù)
- 安裝各種突波吸收保護(hù)裝置，如避雷器等
近年來,電力網(wǎng)中非線性負(fù)載的逐漸增加是全世界共同的趨勢，如變頻驅(qū)動或晶閘管整流直流驅(qū)動設(shè)備、計算機(jī)、重要負(fù)載所用的不間斷電源(UPS)、節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等，這些非線性負(fù)載將導(dǎo)致電網(wǎng)污染，電力品質(zhì)下降，引起供用電設(shè)備故障,甚至引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)事故等。
電力污染及電力品質(zhì)惡化主要表現(xiàn)在以下方面：電壓波動、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡等。
電源污染的危害
電源污染會對用電設(shè)備造成嚴(yán)重危害，主要有：
- 干擾通訊設(shè)備、計算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機(jī)。
- 影響無線電發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、核磁共振等設(shè)備的工作性能,造成噪聲干擾和圖像紊亂。
- 引起電氣自動裝置誤動作，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。
- 使電氣設(shè)備過熱，振動和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。
- 造成燈光亮度的波動（閃變），影響工作效益。
- 導(dǎo)致供電系統(tǒng)功率損耗增加。
1電壓波動及閃變
電壓波動是指多個正弦波的峰值，在一段時間內(nèi)超過(低于)標(biāo)準(zhǔn)電壓值，大約從半周波到幾百個周波，即從10MS到2
.5秒,包括過壓波動和欠壓波動。普通避雷器和過電壓保護(hù)器，完全不能消除過壓波動，因為它們是用來消除瞬態(tài)脈沖的。普通避雷器在限壓動作時有相當(dāng)大的電阻值，考慮到其額定熱容量（焦?fàn)枺?，這些裝置很容易被燒毀，而無法提供以后的保護(hù)功能。這種情況往往很容易忽視掉，這是導(dǎo)致計算機(jī)、控制系統(tǒng)和敏感設(shè)備故障或停機(jī)的主要原因。
另一個相反的情況是欠壓波動，它是指多個正弦波的峰值，在一段時間內(nèi)低于標(biāo)準(zhǔn)電壓值，或如通常所說：晃動或降落。長時間的低電壓情況可能是由供電公司造成或由于用戶過負(fù)載造成，這種情況可能是事故現(xiàn)象或計劃安排。更為嚴(yán)重的是失壓，它大多是由于配電網(wǎng)內(nèi)重負(fù)載的分合造成，例如大型電動機(jī)、中央空調(diào)系統(tǒng)、電弧爐等的啟停以及開關(guān)電弧、保險絲燒斷、斷路器跳閘等，這些都是通常導(dǎo)致電壓畸變的原因。
大型用電設(shè)備的頻繁啟動導(dǎo)致電壓的周期性波動,如電焊機(jī)、沖壓機(jī)、吊機(jī)、電梯等,這些設(shè)備需要短時沖擊功率,主要是無功功率。電壓波動導(dǎo)致設(shè)備功率不穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量下降；燈光的閃變引致眼睛疲勞,降低工作效率。
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2浪涌沖擊
浪涌沖擊是指系統(tǒng)發(fā)生短時過（低）電壓,即時間不超過1毫秒的電壓瞬時脈沖，這種脈沖可以是正極性或負(fù)極性，可以具有連串或振蕩性質(zhì)。它們通常也被叫作：尖峰、缺口、干擾、毛刺或突變。
電網(wǎng)中的浪涌沖擊既可由電網(wǎng)內(nèi)部大型設(shè)備（電機(jī)、電容器等）的投切或大型晶閘管的開斷引起，也可由外部雷電波的侵入造成。浪涌沖擊容易引起電子設(shè)備部件損壞，引起電氣設(shè)備絕緣擊穿；同時也容易導(dǎo)致計算機(jī)等設(shè)備數(shù)據(jù)出錯或死機(jī)。
3諧波
線性負(fù)載，例如純電阻負(fù)載，其工作電流的波形與輸入電壓的正弦波形完全相同，非線性負(fù)載，例如斬波直流負(fù)載，其工作電流是非正弦波形。傳統(tǒng)的線性負(fù)載的電流/電壓只含有基波(50Hz)，沒有或只有極小的諧波成分，而非線性負(fù)載會在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生可觀的諧波。
諧波與電力系統(tǒng)中基波疊加，造成波形的畸變，畸變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值。非線性負(fù)載產(chǎn)生陡峭的脈沖型電流，而不是平滑的正弦波電流，這種脈沖中的諧波電流引起電網(wǎng)電壓畸變，形成諧波分量，進(jìn)而導(dǎo)致與電網(wǎng)相聯(lián)的其它負(fù)載產(chǎn)生更多的諧波電流。
計算機(jī)是此類非線性負(fù)載之一，象絕大多數(shù)辦公室電子設(shè)備一樣，計算機(jī)裝有一個二極管/電容型的供電電源，這類供電電源僅在交流正弦波電壓的峰值處產(chǎn)生電流，因此產(chǎn)生大量的三次諧波電流（150Hz）。其它產(chǎn)生諧波電流的設(shè)備主要有：電動機(jī)變頻調(diào)速器，固態(tài)加熱器，和其他一些產(chǎn)生非正弦波變化電流的設(shè)備。
熒光燈照明系統(tǒng)也是一個重要的諧波源，在普通的電磁整流器燈光電路中，三次諧波的典型值約為基波（50Hz）值的13%-20%。而在電子整流器燈光電路中，諧波分量甚至高達(dá)80%。
非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流會影響電力系統(tǒng)的多個工作環(huán)節(jié)，包括變壓器，中性線，還有電動機(jī)，發(fā)電機(jī)和電容器等。諧波電流會導(dǎo)致變壓器，電動機(jī)和備用發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度(K參數(shù))嚴(yán)重升高。中性線上的過電流（由諧波和不平衡引起）不僅會使導(dǎo)線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器過熱。無功補(bǔ)償電容器會因電網(wǎng)電壓諧波畸變而產(chǎn)生過熱，諧波將導(dǎo)致嚴(yán)重過流。
另外，電容器還會與電力系統(tǒng)中的電感性元件形成諧振電路，這將導(dǎo)致電容器兩端的電壓明顯升高，引致嚴(yán)重故障。照明裝置的啟輝電容器對于由高頻電流引起的過熱也是十分敏感的，啟輝電容器的頻繁損壞顯示了電網(wǎng)中存在諧波的影響。諧波還會引起配電線路的傳輸效率下降，損耗增大，并干擾電力載波通訊系統(tǒng)的工作，如電能管理系統(tǒng)（EMS）和時鐘系統(tǒng)。而且，諧波還會使電力測量表計，有功需量表和電度表的計量誤差增大。
4三相不平衡
三相不平衡會在中性線上產(chǎn)生過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導(dǎo)線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器過熱,甚至引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)事故等。
電源污染的治理
對于現(xiàn)有供電網(wǎng)絡(luò)或待建電網(wǎng)中的電力污染情況，要進(jìn)行仔細(xì)分析，通常解決的方法有兩個：一是局部重組電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分離或隔離產(chǎn)生電力污染的設(shè)備；二是使用電源凈化濾波設(shè)備進(jìn)行治理，通常電壓諧波是由電流諧波產(chǎn)生的，有效地抑制電流諧波就會使電壓畸變達(dá)到要求的范圍。國內(nèi)外很多單位已開始重視電源污染的治理,投資安裝電源凈化濾波裝置,取得了提高電源品質(zhì)和節(jié)能的雙重效果。
電源污染的治理主要有以下幾種方法：
- 串聯(lián)電抗器
- 有源濾波補(bǔ)償
- 無源濾波補(bǔ)償
- 增加整流設(shè)備的相數(shù)
- 安裝各種突波吸收保護(hù)裝置，如避雷器等
目前，無源濾波補(bǔ)償是實際應(yīng)用最多、效果較好、價格較低的解決方案，它包括三種基本形式：串聯(lián)濾波、并聯(lián)濾波和低通濾波（串并混合）。其中串聯(lián)濾波主要適用于三次諧波的治理；低通濾波主要適用于高次諧波的治理；并聯(lián)濾波是一種綜合裝置，它可濾除多次諧波，同時提供系統(tǒng)的無功功率，是應(yīng)用最廣泛的電源凈化濾波裝置。
近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，有源濾波補(bǔ)償技術(shù)日益成熟，并得到了廣泛應(yīng)用。較傳統(tǒng)的無源濾波補(bǔ)償系統(tǒng)，它具有功能多，適應(yīng)性好及響應(yīng)速度快等優(yōu)點，隨著價格的不斷下降，應(yīng)用將日益普遍。有源濾波補(bǔ)償系統(tǒng)在很多重要場所應(yīng)用效果非常好。
