電廠發(fā)電機的諧波危害分析和測試

賈云輝

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)都取得了非常大的成就，尤其是電力行業(yè)發(fā)展非常迅速，人們的生活水平得到了顯著提升，人們對美好生活的追求變得越來越強烈，人們的需求變得越來越多，人們的日常生產(chǎn)和生活都離不開電力的使用，因此電力行業(yè)得到了非常迅速的發(fā)展，但是仍然會出現(xiàn)一些問題需要去解決，隨著我國電力行業(yè)得到非?？焖侔l(fā)展，電廠發(fā)電機諧波帶來的影響特別嚴重，已經(jīng)嚴重影響人們的正常生活，它對環(huán)境造成了非常嚴重的破壞。為了使得我們的生存環(huán)境受到很好的保護，一定要對電廠發(fā)電機諧波具有深刻的認識，詳細的研究現(xiàn)階段電廠發(fā)電機諧波會給我們社會帶來什么樣的危害，搭建具有等效性特征的模型，對電廠發(fā)電機諧波危害進行仔細的研究工作以后，可以憑借計算得到這種危害下的穩(wěn)定電磁轉(zhuǎn)矩，憑借一些相關(guān)實驗可以得到什么因素會導(dǎo)致這種危害的出現(xiàn)，仔細研究這種危害帶來的嚴重影響。

【關(guān)鍵詞】電廠；發(fā)電機；諧波危害；分析；測試

0 引言

一種非線性的拓撲負載就是非線性負載，在這個運行過程中沒有辦法防止出現(xiàn)畸形波形，把這樣的波形注入電網(wǎng)以后，就會在很大程度上對整個電網(wǎng)造成非常嚴重的不良影響，目前非常多的相關(guān)研究工作人員都在努力去研究諧波造成的電能質(zhì)量變化情況。比如說旋轉(zhuǎn)電機、繼電保護裝置、通訊裝置、旋轉(zhuǎn)電機、電容器組，這些電力設(shè)備都會受到諧波的影響，特別多的相關(guān)電力企業(yè)根本沒有能力防止這樣的危害，不僅會使得發(fā)電機壽命縮短，而且還會對人們的利益造成損失。

1 電廠發(fā)電機諧波的產(chǎn)生過程

總體來看，電廠發(fā)電機工作的整個過程，涉及到輸電、發(fā)電、用電和配電，在發(fā)電機工作的整個過程中用電過程產(chǎn)生的諧波最多，完全對稱是發(fā)電機三相繞組必要的組成部分，這確保發(fā)電機內(nèi)部鐵心均勻一致，這個過程中就會產(chǎn)生大量的諧波，并且會受到環(huán)境工藝制作技術(shù)等因素的干擾，這過程中同樣會產(chǎn)生一定的諧波。大數(shù)量的電力變壓器是配電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)中存在的相應(yīng)設(shè)備，并且諧波出現(xiàn)的頻率會發(fā)生變化，變壓器鐵心飽和度越強，工作點就會偏離線性，那么產(chǎn)生的諧波電流就會變得很大，超過三次嚴重的諧波電流就會達到額定電流的 6% 左右。

2 電廠發(fā)電機諧波存在于整流設(shè)備中

電廠發(fā)電機運營的整個過程中，很多設(shè)備都會造成一定量諧波的產(chǎn)生，比如說變頻裝置、整流設(shè)備、重啟電源和變頻裝置以及家用電器都會產(chǎn)生諧波。據(jù)說會相關(guān)信息表明，在整個發(fā)電機工作過程中蒸餾設(shè)備產(chǎn)生的諧波占據(jù)了 35% 左右，是整個工作過程最大的諧波源。還有就是變頻器工作中也會產(chǎn)生一定量的諧波，比如說家用電器和充氣墊光源是最常見的諧波源，高壓汞燈、熒光燈、金屬鹵化物燈和高壓鈉燈都具有非線性特征，同樣會產(chǎn)生大量的諧波給發(fā)電機造成危害。

3 現(xiàn)階段電廠發(fā)電機諧波危害性分析和測試

3.1 電廠發(fā)電機諧波會對變壓器造成危害

電廠發(fā)電機運行過程中產(chǎn)生的大量諧波對電網(wǎng)造成的危害很大，特別是對變壓器的影響，在工作的整個過程中，出現(xiàn)的基波電流和諧波電流會通過變壓器這一裝置，變壓器出現(xiàn)嚴重飽和情況是受到高頻率諧波的影響。在這一個過程中，變壓器的磁通和銅損會受到大強度的消耗，進一步加大了變壓器的噪音，導(dǎo)致變壓器不能完成相應(yīng)的負荷輸出任務(wù)，當諧波的頻率到達峰值時，變壓器就會出現(xiàn)絕緣破壞，這對于電網(wǎng)和配電室的安全運行有很大的安全隱患。

3.2 電廠發(fā)電機諧波會對電容器造成危害

電廠發(fā)電機在正常工作的時候會出現(xiàn)非常多的諧波會給電容器帶來非常多的不良影響，因為頻率和容抗在電容器中成反比，頻率越低電容器的容抗就越高，頻率越高電容器的容抗就越低，在較高頻率的條件下，電容器中會經(jīng)過更多的諧波，那么加大了整個電容器的工作負擔。在正常工作的時候，電容器如果載荷特別大就會導(dǎo)致出現(xiàn)非常大的損害，在這樣的運行過程當中得到的高頻率諧波會造成電容器出現(xiàn)諧振情況，如果發(fā)生特別高的諧振就會使得電容器會遭受到更加嚴重的危害，在最大程度上導(dǎo)致電容器發(fā)生一系列的不良狀況，比如著火、漏液或爆炸，進一步導(dǎo)致整個電廠發(fā)電機出現(xiàn)特別嚴重的損傷，這就會嚴重影響人們的日常生活。

3.3 電廠發(fā)電機諧波對自動裝置和繼電保護的危害

電廠發(fā)電機在正常工作的時候會出現(xiàn)非常多的諧波，諧波會給整個電廠發(fā)電過程帶來非常嚴重的不良影響，電廠發(fā)電機在正常工作的時候出現(xiàn)的諧波會給自動裝置和繼電保護裝置帶來非常嚴重的危害。尤其是由電流信號和電壓信號啟動的軟件或繼電保護裝置，當波動的程度到達一個定值，在加上多次諧波疊加過程中超過了綜合量的動作值，電流和電壓繼電器一旦啟動，出現(xiàn)的諧波就會變得很敏感，這些電路在工作過程中輸送出來的波量很小，牽扯到的元件整定值很低，所以輸出量的諧波含有率很高，這樣就會造成熱量大量堆積產(chǎn)生較大的動作量。

3.4 電廠發(fā)電機諧波對相應(yīng)其他電力設(shè)備的危害

電廠發(fā)電機在正常工作的時候就會有非常多的諧波產(chǎn)生，這么多的諧波會對相關(guān)電力裝置造成特別嚴重的危害，諧波的出現(xiàn)會產(chǎn)生集膚效應(yīng)對發(fā)電機的鐵磁裝置有特別大的不良影響，因此就會造成鐵磁設(shè)備消耗的功率比以前大了不少，而且同時還會產(chǎn)生非常多的熱量，發(fā)電機絕緣就會在很短時間內(nèi)老化，也就會帶來非常多的問題，比如噪音特別大、震動特別強、過熱等，尤其是電路輸送的時候電纜溫度會變得非常高，這樣就會導(dǎo)致特別嚴重的絕緣老化。發(fā)電機在工作的時候會出現(xiàn)特別多的諧波就會給電網(wǎng)帶來非常嚴重的危害，使得非線性負載的功率得到大幅度的減小，得到的無功功率就會得到上升，頻率和波形也出現(xiàn)了非常明顯的變化，甚至可能會引起保護據(jù)動和互動、錄波裝置誤體啟動等問題。

4.實驗測試

用示波器記錄實驗發(fā)電機的機端線電壓和三相電流，波形如圖 1 所示。

圖 1 發(fā)電機端線電壓、三相電流波形

實驗可知，當發(fā)電機帶整流負載時，受負載非線性工作特性的影響，發(fā)電機的機端線電壓和三相電流的波形都發(fā)生了嚴重的畸變，含有大量的諧波。而且發(fā)電機伴隨著震動現(xiàn)象，這是受諧波電磁轉(zhuǎn)矩的影響，另外發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴重。受非線性負載的影響，發(fā)電機的機端電壓、電流以及轉(zhuǎn)子電流都會有諧波分量；諧波對發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩有很大的危害，產(chǎn)生了一系列的附加諧波穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩和脈動轉(zhuǎn)矩；諧波還會使發(fā)電機產(chǎn)生附加發(fā)熱。

5 結(jié)束語

就目前電廠發(fā)電機諧波導(dǎo)致出現(xiàn)的危害作出詳細的研究是非常重要的，一定要對整個過程做出合理的測試，按照諧波出現(xiàn)和傳播的一些特點，采取一些切實可行的措施來減少危害，尤其是在配電網(wǎng)過程里邊，諧波被測試結(jié)束后，詳細研究諧波的污染情況，就可以使得諧波對發(fā)電機的危害降低到最少。

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（作者單位：國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司）