變頻器諧波對電力計(jì)量裝置的影響分析

許海霞

摘 要：在電力運(yùn)行當(dāng)中，變頻器容易產(chǎn)生諧波，對電路上的電能表、電壓表、電流表等設(shè)備帶來很大的影響。下面根據(jù)諧波產(chǎn)生的原因以及對電力計(jì)量裝置產(chǎn)生的影響進(jìn)行敘述，希望可以給電力計(jì)量裝置的維護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：變頻器；諧波；計(jì)量裝置；電流表

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.150

隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)和企業(yè)對電力產(chǎn)生了極大的需求，工業(yè)對電力的需求越來越大，電力輸送的電量也就越來越大，對電力計(jì)量裝置的要求也就越來越高。與其他電力裝置相比，變頻器的調(diào)速效果非?？?，在電力工作過程當(dāng)中也比較安全，因此被廣泛應(yīng)用于電路當(dāng)中。但變頻器本身的逆變電路開關(guān)容易產(chǎn)生諧波，諧波對電力中其他電力計(jì)量裝置有很多影響。

1 變頻器和電力計(jì)量裝置的現(xiàn)狀

從目前我國的電力情況來看，我國對諧波影響電力的問題非常重視，相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)為了更好地解決變頻器諧波影響電力計(jì)量裝置的問題，利用現(xiàn)在專業(yè)人才大力研究這方面的問題，目前變頻器的研究已進(jìn)入了一個(gè)嶄新階段，在新科技的背景下研究出了一種變頻器產(chǎn)生諧波少的、對電力計(jì)量裝置影響少的設(shè)備。隨著社會(huì)的發(fā)展，我國對電力需求量的不斷增大，對變頻器的要求也越來越高，我國十分重視變頻器產(chǎn)生的諧波對電力計(jì)量裝置的影響，對變頻器的研究取得了一些成就。我國人口基數(shù)大，對電的需求量太大，造成電力線路過于復(fù)雜、變頻器的工作比較繁重等問題。復(fù)雜的電力系統(tǒng)需要足夠的計(jì)量裝置來對電路進(jìn)行保護(hù)，大量復(fù)雜的電路在一起工作，就會(huì)相互產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，產(chǎn)生的諧波也對電路產(chǎn)生了影響，帶來了產(chǎn)熱增高、環(huán)境溫度過高停電等一系列的問題。

2 諧波的定義及產(chǎn)生過程

我們要徹底了解變頻器產(chǎn)生的諧波對電力計(jì)量裝置的影響，就必須對變頻器產(chǎn)生諧波的原理進(jìn)行探究，對變頻器產(chǎn)生諧波的條件、什么是諧波等進(jìn)行研究。只有了解清楚諧波，才能研究出變頻器諧波對電力計(jì)量裝置產(chǎn)生的影響以及減少變頻器諧波對電力計(jì)量裝置影響的方法。

2.1 諧波的定義

在我國的供電系統(tǒng)當(dāng)中，諧波的定義是：對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，會(huì)得到和電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還會(huì)得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量就是諧波。在諧波當(dāng)中，諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）被稱為諧波次數(shù)。但是在電網(wǎng)當(dāng)中，有時(shí)也存在非整數(shù)倍諧波，被稱為非諧波或分?jǐn)?shù)諧波。諧波實(shí)際上就是一種干擾量，會(huì)使電網(wǎng)受到干擾。

2.2 諧波的產(chǎn)生過程

變頻器諧波產(chǎn)生的原因主要是電力工作過程當(dāng)中非線性的負(fù)載工作導(dǎo)致的，在非線性負(fù)載工作的時(shí)候，電流經(jīng)過電力電路當(dāng)中，會(huì)出現(xiàn)電流與電壓不成線性關(guān)系的情況，最終導(dǎo)致電路當(dāng)中產(chǎn)生了正弦波，電路當(dāng)中的正弦波會(huì)隨后產(chǎn)生諧波，對電力計(jì)量裝置產(chǎn)生影響。根據(jù)法國科學(xué)家傅立葉的研究可知，任何正弦波都可以分解成基礎(chǔ)波，對電力計(jì)量裝置產(chǎn)生很大影響。諧波是屬于正弦波的一種，根據(jù)正弦波的性質(zhì)可知，諧波可以分解成偶次性諧波和奇次性諧波兩種性質(zhì)的波，這兩種波在三相系統(tǒng)當(dāng)中是對稱關(guān)系，偶次性波會(huì)被消除，這樣在諧波當(dāng)中就會(huì)只有奇次波的存在，變頻器當(dāng)中只存在奇次性波。在三相系統(tǒng)當(dāng)中，奇次性波比偶次性波的危害更大，對電力計(jì)量裝置的影響也更大。

3 變頻器諧波對電力計(jì)量裝置的影響

在電力工作當(dāng)中變頻器和電力計(jì)量裝置都是非常重要的設(shè)備，這兩個(gè)裝置在電路上缺一不可，電力系統(tǒng)要想更好的運(yùn)行和工作，我們就必須了解變頻器在工作的時(shí)候?qū)﹄娏τ?jì)量裝置產(chǎn)生哪些影響，在運(yùn)行過程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)哪些嚴(yán)重的問題。只有這樣，才能研究出更好的變頻器，解決諧波對電力計(jì)量裝置的影響。

3.1 諧波對變壓器產(chǎn)生的影響

在電力工作過程當(dāng)中，一般變壓器和變頻器都是在一起工作的，變頻器在工作時(shí)有電流通過就會(huì)產(chǎn)生諧波，這種諧波在一定程度上會(huì)影響到變壓器的正常工作。在電力工作的時(shí)候，變頻器產(chǎn)生的諧波嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致變壓器工作中斷。在電力工作當(dāng)中，電流通過各個(gè)設(shè)備的時(shí)候在各自的設(shè)備中都會(huì)產(chǎn)生磁場，兩個(gè)相連的設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生不同的磁場，在電力工作時(shí)，這兩個(gè)磁場就會(huì)相互疊加和干擾，造成變壓器工作不穩(wěn)定，導(dǎo)致變壓器當(dāng)中的電流波動(dòng)，導(dǎo)致變頻器產(chǎn)生更嚴(yán)重的諧波，嚴(yán)重影響到了變壓器的工作環(huán)境，會(huì)讓變壓器的環(huán)境溫度上升，嚴(yán)重縮短了變壓器的使用壽命。

3.2 諧波對電流表產(chǎn)生的影響

在電力工作當(dāng)中，諧波的產(chǎn)生最主要的是變頻器諧波。變頻器在電力設(shè)備當(dāng)中是產(chǎn)生諧波最嚴(yán)重的一個(gè)設(shè)備，逆變器產(chǎn)生的諧波對電力計(jì)量裝置當(dāng)中不同的測量儀表有著不同的影響，同時(shí)也影響了電力當(dāng)中的電力穩(wěn)定性。在電力工作的時(shí)候，對電力計(jì)量裝置影響較大的是電流表。電流表在電力工作測量數(shù)據(jù)的時(shí)候用的是正弦波，變頻器在電力工作時(shí)候產(chǎn)生的諧波也是正弦波，這兩種波在工作的時(shí)候會(huì)相互干擾，造成電流表測量數(shù)值不準(zhǔn)確，嚴(yán)重影響到了電力工作中數(shù)值測量工作的進(jìn)行，所以為了保證電流測量值的準(zhǔn)確性，我們就應(yīng)該對變頻器進(jìn)行更好的改進(jìn)和研究，保證變頻器不會(huì)對電流表產(chǎn)生影響。

3.3 諧波對電能表產(chǎn)生的影響

現(xiàn)在我國所用的電能表還是以前比較傳統(tǒng)的產(chǎn)品，傳統(tǒng)電能表主要是根據(jù)基波的原理設(shè)計(jì)的。傳統(tǒng)電能表除了基波，還配置有高次的電壓和電流。這兩個(gè)設(shè)備產(chǎn)生波的原理不同，變頻器產(chǎn)生的是諧波，電能表產(chǎn)生的是基波，這兩個(gè)設(shè)備相互影響比較嚴(yán)重。電流工作當(dāng)中，變頻器在工作的時(shí)候，電壓和電流的鐵芯部分是非線性的，非線性的鐵芯會(huì)改變波形，但是鐵芯的磁通并沒有隨之改變，在變壓器當(dāng)中，巨大的電壓和電流流經(jīng)電能表的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩和平均功率不能保持正比關(guān)系的情況。簡單來說，就是電能表在變頻器產(chǎn)生諧波工作的時(shí)候，電能表不能把不同頻率的電壓和電流產(chǎn)生的電磁矩進(jìn)行有效疊加，電能表不能進(jìn)行有功電能的計(jì)算，所以造成電能表測量時(shí)的誤差，同時(shí)在電能表工作的時(shí)候產(chǎn)生過多的熱量，影響了電能表的使用壽命。

4 結(jié)束語

本文分析了變頻器的諧波對電力計(jì)量裝置的影響，大致敘述了變頻器產(chǎn)生諧波的原理及過程，但是要更好地解決變頻器諧波問題，仍需要我們投入更多的資金與精力，為電力事業(yè)作出貢獻(xiàn)。

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〔編輯：王霞〕