現(xiàn)代建筑中的三次諧波問(wèn)題

時(shí)間：2020-01-05作者：北京航天愛(ài)威電子技術(shù)有限公司瀏覽：662

1、現(xiàn)代建筑物與傳統(tǒng)建筑物有什么不同?

　　答：電氣負(fù)荷的性質(zhì)發(fā)生了根本的變化。過(guò)去的建筑物中，負(fù)荷基本是電阻性和電感性的，而現(xiàn)代建筑物中的負(fù)荷大部分是整流電路負(fù)荷。

　　整流電路就是將電網(wǎng)的交流電變換成直流電的裝置。任何電子設(shè)備，小到手機(jī)充電器、節(jié)能燈，大到復(fù)雜的通信設(shè)備、電子醫(yī)療設(shè)備、科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，都包含整流電路。因?yàn)槿魏坞娮泳€路都**使用直流電工作，需要整流電路完成供電的任務(wù)。

　　傳統(tǒng)的電氣負(fù)荷從電網(wǎng)吸取正弦波電流，整流電路從電網(wǎng)吸取脈沖狀的電流，如圖1-1所示。

　　　圖1-1 傳統(tǒng)負(fù)荷與現(xiàn)代負(fù)荷的區(qū)別

　　由于整流電路從電網(wǎng)吸取脈沖電流，因此，這些電流在零線上不會(huì)相互抵消，而是疊加。這就導(dǎo)致了零線電流遠(yuǎn)大于相線電流的現(xiàn)象。三相脈沖電流在零線上疊加這種現(xiàn)象是現(xiàn)代建筑物中較常見(jiàn)的一種異常現(xiàn)象。這是很大的火災(zāi)隱患。請(qǐng)讀者記?。?strong>整流電路從電網(wǎng)吸取脈沖電流是導(dǎo)致現(xiàn)代建筑物中各種問(wèn)題的根源。

　　圖1-2 電腦負(fù)荷導(dǎo)致零線電流**過(guò)相線電流　

2、什么是諧波電流?

　　答：諧波電流就是那些頻率是基波頻率50Hz整倍數(shù)的電流成分。諧波電流是現(xiàn)代建筑中較嚴(yán)重的問(wèn)題之一。

　　發(fā)電廠或者發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓波形是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波波形，他的頻率、幅度等特征是一定的，我國(guó)規(guī)定的交流電頻率是50Hz。

　　如果負(fù)荷的電阻是固定，那么當(dāng)電壓是正弦波時(shí)，電流也是正弦波。這通過(guò)歐姆定律容易證明。對(duì)于電阻R，如果電壓是U，則：電流I=U/R。顯然，I的波形與U是相同的。

　　但是，如果負(fù)荷的電阻不是固定的，而是隨著U變化，則電流的波形就不再是正弦波，這時(shí)我們就說(shuō)電流發(fā)生了畸變。

　　從數(shù)學(xué)上可以證明，一個(gè)非正弦波的波形可以分解為若干個(gè)不同頻率的正弦波之和。這些不同頻率的正弦波中，頻率較低的叫基波，其他頻率的叫諧波。諧波頻率都是基波頻率的整倍數(shù)。

　　例如，圖2-1中，右側(cè)的波形中包含了基波頻率(50Hz)，5次諧波頻率(250Hz)， 7次諧波頻率(350Hz)。

　　讀者要記?。?em>只要電流波形不是正弦波，其中就包含了諧波電流的成分。

3、哪些負(fù)荷產(chǎn)生諧波電流?

　　答：上面我們從數(shù)學(xué)上已經(jīng)給出了結(jié)論，就是電阻隨著電壓發(fā)生變化的負(fù)荷就會(huì)導(dǎo)致電流發(fā)生畸變，這就意味著產(chǎn)生了諧波電流。這種電阻隨著電壓變化的負(fù)荷稱為非線性負(fù)荷。

　　非線性負(fù)荷這個(gè)術(shù)語(yǔ)過(guò)于抽象。在實(shí)際中，主要的非線性負(fù)荷就是整流電路，不同的整流電路產(chǎn)生的諧波成分不同。

　　單相橋式整流電路產(chǎn)生的諧波電流以3次、5次、7次、9次為主。3相整流電路產(chǎn)生的諧波電流以5次、7次、11次、13次為主。

　　由于3次諧波電流產(chǎn)生的危害較大，因此本文**討論3次諧波電流的危害和對(duì)策。3次諧波電流主要產(chǎn)生于單相整流電路。包含單相整流的電子設(shè)備包括：

　　以電腦為代表的信息設(shè)備，包括打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、路由器;

　　電子醫(yī)療設(shè)備、分析儀器;

　　通信設(shè)備，服務(wù)器;

　　以UPS為代表的電源設(shè)備;

　　大尺寸的LED屏幕，廣告燈箱;

　　節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器

　　圖3-1所示的是一些典型負(fù)荷的電流波形，實(shí)際上，任何單相整流電路的電流波形都是類似的。

　　圖3-1 典型信息設(shè)備的電流波形

4、建筑物中的電網(wǎng)上有3次諧波電流時(shí)，主要有哪些危害?

　　答：諧波電流導(dǎo)致的現(xiàn)象及其危害如表4-1所示。

　　表4-1 3次諧波的危害

主要現(xiàn)象	原因	后果
變壓器還沒(méi)有達(dá)到額定功率，就出現(xiàn)溫度過(guò)高、噪聲過(guò)大的現(xiàn)象	3次諧波電流在變壓器中產(chǎn)生很大的損耗	1. 降低變壓器的有效容量 2. 縮短變壓器壽命 3. 增加能耗
即使三相負(fù)荷平衡，零線的電流也很大	3次諧波電流在零線上疊加	1. 零線過(guò)熱 2. 加速電纜老化 3. 導(dǎo)致火災(zāi) 4. 增加能耗
電纜溫度過(guò)高	3次諧波電流導(dǎo)致較大的發(fā)熱量	1. 加速電纜老化 2. 導(dǎo)致火災(zāi) 3. 增加能耗
建筑物內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度**過(guò)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)	3次諧波電流產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射	1. 人員出現(xiàn)亞健康狀態(tài) 2. 精密儀器工作異常
過(guò)流保護(hù)裝置誤動(dòng)作	3次諧波電流導(dǎo)致電流檢測(cè)電路誤動(dòng)作	1. 頻繁跳閘 2. 影響正常的工作


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• *三十一節(jié) 什么是電能調(diào)節(jié)器

  ? 電能調(diào)節(jié)器是一種能夠?qū)⒒兊碾妷赫沓蓸?biāo)準(zhǔn)正弦波電壓的設(shè)備，主要用于關(guān)鍵控制設(shè)備、貴重設(shè)備的供電。電能調(diào)節(jié)器能夠?qū)㈦娋W(wǎng)上的各種不良因素消除。 過(guò)去，電網(wǎng)的主要問(wèn)題是電壓不穩(wěn)定，負(fù)荷大時(shí)，電壓過(guò)低，負(fù)荷小時(shí)，電壓過(guò)高。例如，過(guò)去，辦公室的電壓，在夏季較低可以低到165V，許多科學(xué)儀器都無(wú)法正常工作。這時(shí)因?yàn)橄募臼怯秒姼叻寮竟?jié)，由于電網(wǎng)的容量不足，較大的電流在系統(tǒng)阻抗上形成了較大的電壓

• 關(guān)于諧波的標(biāo)準(zhǔn)有哪些

  ? 由于諧波的危害很大，因此各國(guó)都針對(duì)諧波**了一些限制標(biāo)準(zhǔn)，目的是減小諧波造成的危害。在諧波標(biāo)準(zhǔn)方面，IEC和IEEE走在**，各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)基本是參考或直接應(yīng)用這些標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)證明，這些標(biāo)準(zhǔn)在預(yù)防諧波危害方面確實(shí)起到了很大的作用。 上世紀(jì)80年代，包括**電工技術(shù)**IEC (International Electrotechnical Commission)在內(nèi)的許多公共*機(jī)構(gòu)開(kāi)始

• *四十七節(jié) 設(shè)計(jì)建造配電系統(tǒng)需要考慮的五個(gè)因素

  ? 較近，本課堂接到很多關(guān)于配電系統(tǒng)異常的咨詢，例如： 某醫(yī)院新建的外科大樓，投入運(yùn)行后，無(wú)功補(bǔ)償柜發(fā)出過(guò)補(bǔ)的報(bào)警。 某信息服務(wù)中心投入運(yùn)行后，頻繁跳閘，并且零線過(guò)熱。 某鑄造廠生產(chǎn)時(shí)，變壓器在沒(méi)有達(dá)到額定負(fù)荷的情況下，溫度很高。 某供熱站，無(wú)功補(bǔ)償裝置頻繁損壞。 出現(xiàn)上述這些問(wèn)題，實(shí)際上是因?yàn)楝F(xiàn)代電氣負(fù)荷與傳統(tǒng)電氣負(fù)荷發(fā)生了很大的變化。過(guò)去的負(fù)荷以電阻(照明、加熱)、電感(電動(dòng)機(jī))為

• *二十五節(jié) 電磁兼容與電能質(zhì)量有什么關(guān)系

  ? 電磁兼容與電能質(zhì)量有什么關(guān)系？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，沒(méi)有一個(gè)*性的答案。本課堂的觀點(diǎn)是：電能質(zhì)量是電磁兼容的一個(gè)分支。電能質(zhì)量問(wèn)題是導(dǎo)致電磁兼容問(wèn)題的一個(gè)因素。例如，某冶煉廠的電弧爐工作時(shí)，導(dǎo)致同一個(gè)電網(wǎng)上的化工廠生產(chǎn)線受干擾。從電磁兼容的角度考察，冶煉廠的電弧爐工作時(shí)發(fā)出了電磁干擾，對(duì)化工廠中的自動(dòng)控制設(shè)備形成了干擾。而從電能質(zhì)量的角度考察，冶煉廠的電弧爐導(dǎo)致電網(wǎng)的質(zhì)量降低，化工廠中的