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位移因数和电力谐波(THD)各自对电网的影响

发布时间:2022.02.04 21:45 浏览次数:102
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发电厂的电力经过高压传输,再经过电力隔离变压器,最终供电给居民用户使用,其电压范围一般为交流220V~380V(大部分亚洲国家和欧洲国家)。这里请注意,用电设备产生的谐波THD及位移因数会呈现在220V~380V的电网中,但是谐波THD却不能够通过电力隔离传输变压器返回到发电厂;但是位移因数却可以返回影响到整个电网,包括发电系统。如果是从终端用户消费者来看,是感受不到一个设备的功率因数高或低的区别。
所以这里的结论就非常明显了:
1.功率因数PF只会降低电力的输送及效率;
2.电流谐波THD由于不通过隔离变压器,故对发电系统没有影响。
看起来所有的影响只由位移因数产生,那么是不是电流谐波畸变根本没有副作用呢?答案:有影响。但只是存在有建筑物安装配线过程中。电流谐波THD因为不能通过380V~10KV的隔离传输变压器,对绝大多数家用设备也不会产生影响。电力谐波的影响体现在380V系统中。
在大型商业建筑中,很多采用的是三相四线制供电系统,即低压配电系统中,这种三相四线制系统在工业供电、民用住宅以及城市供电等电力系统中普遍应用。谐波THD会影响三相四线制中的中线,具体来说,如果用电设备产生大量的谐波的话,只有奇数次谐波才有影响(如3次谐波、5次、9次、15次谐波)。而中线一般也作为保护性接大地,即通常所说的PEN接地线,这在大型建筑物的三相380V供电系统中广泛存在。
所以结果就是,谐波电流会流入到中线上,中线的电流过大,导致中线发热,这样的后果就是最终可能导致火灾发生。而正常情况下,由于三相平衡,接地中线上是没有电流流动的。所以,读者看到这里,就知道为什么政府及法规标准对功率因数PF(即位移因数和谐波)有要求了,即使由于奇数次谐波的PEN接地中线过热问题这种情况发生的概率较低。
实际上,各次谐波的存在是非常有规律的,总的来说,可以分成三组:
1.奇数3次谐波,如3次、9次、15次谐波等,它们的矢量叠加对380V大型建筑物供电系统有影响,但不能通过电压器返回到发电系统,而且从9次谐波后,各次谐波的绝对值非常小,以至于影响是微乎其微的。
2.奇数非3次谐波,如5次、7次、11次谐波等,它们没有矢量相叠加的情况,一般来说其绝对值也是非常小。
3.偶数次谐波,从周期函数的傅里叶分解可以看到,它们是不存在的。

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