賈云輝

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(duì)美好生活的追求變得越來(lái)越強(qiáng)烈，人們的需求變得越來(lái)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(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題需要去解決，隨著我國(guó)電力行業(yè)得到非?？焖侔l(fā)展，電廠發(fā)電機(jī)諧波帶來(lái)的影響特別嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響人們的正常生活，它對(duì)環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的破壞。為了使得我們的生存環(huán)境受到很好的保護(hù)，一定要對(duì)電廠發(fā)電機(jī)諧波具有深刻的認(rèn)識(shí)，詳細(xì)的研究現(xiàn)階段電廠發(fā)電機(jī)諧波會(huì)給我們社會(huì)帶來(lái)什么樣的危害，搭建具有等效性特征的模型，對(duì)電廠發(fā)電機(jī)諧波危害進(jìn)行仔細(xì)的研究工作以后，可以憑借計(jì)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(shí)驗(yàn)可以得到什么因素會(huì)導(dǎo)致這種危害的出現(xiàn)，仔細(xì)研究這種危害帶來(lái)的嚴(yán)重影響。

【關(guān)鍵詞】電廠；發(fā)電機(jī)；諧波危害；分析；測(cè)試

0 引言

一種非線性的拓?fù)湄?fù)載就是非線性負(fù)載，在這個(gè)運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)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(huì)在很大程度上對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成非常嚴(yán)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(shuō)旋轉(zhuǎn)電機(jī)、繼電保護(hù)裝置、通訊裝置、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電容器組，這些電力設(shè)備都會(huì)受到諧波的影響，特別多的相關(guān)電力企業(yè)根本沒(méi)有能力防止這樣的危害，不僅會(huì)使得發(fā)電機(jī)壽命縮短，而且還會(huì)對(duì)人們的利益造成損失。

1 電廠發(fā)電機(jī)諧波的產(chǎn)生過(guò)程

總體來(lái)看，電廠發(fā)電機(jī)工作的整個(gè)過(guò)程，涉及到輸電、發(fā)電、用電和配電，在發(fā)電機(jī)工作的整個(gè)過(guò)程中用電過(guò)程產(chǎn)生的諧波最多，完全對(duì)稱是發(fā)電機(jī)三相繞組必要的組成部分，這確保發(fā)電機(jī)內(nèi)部鐵心均勻一致，這個(gè)過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，并且會(huì)受到環(huán)境工藝制作技術(shù)等因素的干擾，這過(guò)程中同樣會(huì)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(huì)發(fā)生變化，變壓器鐵心飽和度越強(qiáng)，工作點(diǎn)就會(huì)偏離線性，那么產(chǎn)生的諧波電流就會(huì)變得很大，超過(guò)三次嚴(yán)重的諧波電流就會(huì)達(dá)到額定電流的 6% 左右。

2 電廠發(fā)電機(jī)諧波存在于整流設(shè)備中

電廠發(fā)電機(jī)運(yùn)營(yíng)的整個(gè)過(guò)程中，很多設(shè)備都會(huì)造成一定量諧波的產(chǎn)生，比如說(shuō)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(huì)產(chǎn)生諧波。據(jù)說(shuō)會(huì)相關(guān)信息表明，在整個(gè)發(fā)電機(jī)工作過(guò)程中蒸餾設(shè)備產(chǎn)生的諧波占據(jù)了 35% 左右，是整個(gè)工作過(guò)程最大的諧波源。還有就是變頻器工作中也會(huì)產(chǎn)生一定量的諧波，比如說(shuō)家用電器和充氣墊光源是最常見(jiàn)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(huì)產(chǎn)生大量的諧波給發(fā)電機(jī)造成危害。

3 現(xiàn)階段電廠發(fā)電機(jī)諧波危害性分析和測(cè)試

3.1 電廠發(fā)電機(jī)諧波會(huì)對(duì)變壓器造成危害

電廠發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的大量諧波對(duì)電網(wǎng)造成的危害很大，特別是對(duì)變壓器的影響，在工作的整個(gè)過(guò)程中，出現(xiàn)的基波電流和諧波電流會(huì)通過(guò)變壓器這一裝置，變壓器出現(xiàn)嚴(yán)重飽和情況是受到高頻率諧波的影響。在這一個(gè)過(guò)程中，變壓器的磁通和銅損會(huì)受到大強(qiáng)度的消耗，進(jìn)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(fù)荷輸出任務(wù)，當(dāng)諧波的頻率到達(dá)峰值時(shí)，變壓器就會(huì)出現(xiàn)絕緣破壞，這對(duì)于電網(wǎng)和配電室的安全運(yùn)行有很大的安全隱患。

3.2 電廠發(fā)電機(jī)諧波會(huì)對(duì)電容器造成危害

電廠發(fā)電機(jī)在正常工作的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)非常多的諧波會(huì)給電容器帶來(lái)非常多的不良影響，因?yàn)轭l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(huì)經(jīng)過(guò)更多的諧波，那么加大了整個(gè)電容器的工作負(fù)擔(dān)。在正常工作的時(shí)候，電容器如果載荷特別大就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)非常大的損害，在這樣的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中得到的高頻率諧波會(huì)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(huì)使得電容器會(huì)遭受到更加嚴(yán)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(jìn)一步導(dǎo)致整個(gè)電廠發(fā)電機(jī)出現(xiàn)特別嚴(yán)重的損傷，這就會(huì)嚴(yán)重影響人們的日常生活。

3.3 電廠發(fā)電機(jī)諧波對(duì)自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)的危害

電廠發(fā)電機(jī)在正常工作的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)非常多的諧波，諧波會(huì)給整個(gè)電廠發(fā)電過(guò)程帶來(lái)非常嚴(yán)重的不良影響，電廠發(fā)電機(jī)在正常工作的時(shí)候出現(xiàn)的諧波會(huì)給自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置帶來(lái)非常嚴(yán)重的危害。尤其是由電流信號(hào)和電壓信號(hào)啟動(dòng)的軟件或繼電保護(hù)裝置，當(dāng)波動(dòng)的程度到達(dá)一個(gè)定值，在加上多次諧波疊加過(guò)程中超過(guò)了綜合量的動(dòng)作值，電流和電壓繼電器一旦啟動(dòng)，出現(xiàn)的諧波就會(huì)變得很敏感，這些電路在工作過(guò)程中輸送出來(lái)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(huì)造成熱量大量堆積產(chǎn)生較大的動(dòng)作量。

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

電廠發(fā)電機(jī)在正常工作的時(shí)候就會(huì)有非常多的諧波產(chǎn)生，這么多的諧波會(huì)對(duì)相關(guān)電力裝置造成特別嚴(yán)重的危害，諧波的出現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)的鐵磁裝置有特別大的不良影響，因此就會(huì)造成鐵磁設(shè)備消耗的功率比以前大了不少，而且同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生非常多的熱量，發(fā)電機(jī)絕緣就會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)老化，也就會(huì)帶來(lái)非常多的問(wèn)題，比如噪音特別大、震動(dòng)特別強(qiáng)、過(guò)熱等，尤其是電路輸送的時(shí)候電纜溫度會(huì)變得非常高，這樣就會(huì)導(dǎo)致特別嚴(yán)重的絕緣老化。發(fā)電機(jī)在工作的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)特別多的諧波就會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)非常嚴(yán)重的危害，使得非線性負(fù)載的功率得到大幅度的減小，得到的無(wú)功功率就會(huì)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(huì)引起保護(hù)據(jù)動(dòng)和互動(dòng)、錄波裝置誤體啟動(dòng)等問(wèn)題。

4.實(shí)驗(yàn)測(cè)試

用示波器記錄實(shí)驗(yàn)發(fā)電機(jī)的機(jī)端線電壓和三相電流，波形如圖 1 所示。

圖 1 發(fā)電機(jī)端線電壓、三相電流波形

實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)帶整流負(fù)載時(shí)，受負(fù)載非線性工作特性的影響，發(fā)電機(jī)的機(jī)端線電壓和三相電流的波形都發(fā)生了嚴(yán)重的畸變，含有大量的諧波。而且發(fā)電機(jī)伴隨著震動(dòng)現(xiàn)象，這是受諧波電磁轉(zhuǎn)矩的影響，另外發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重。受非線性負(fù)載的影響，發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、電流以及轉(zhuǎn)子電流都會(huì)有諧波分量；諧波對(duì)發(fā)電機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)矩；諧波還會(huì)使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生附加發(fā)熱。

5 結(jié)束語(yǔ)

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

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（作者單位：國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司）