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谐波抑制与有源滤波器在剧场中的应用

北极星智能电网在线  来源:演艺科技传媒微信  作者:潘云辉 宿向民  2014/9/17 15:46:10  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:舞台电力系统主要包括舞台灯光、扩声和舞台机械等系统用电。由于用电负荷中大量非线性负载设备的使用,产生了大量谐波电流,对供电电网及用电设备产生了严重的污染,舞台灯光系统中的可控硅调光设备引起的电流波形畸变是主要谐波,对电网造成了非常大的污染。

对可控硅调光设备所产生的谐波进行专项治理,降低其对电网、用电设备的影响,可减少对调光设备本身和舞台扩声、舞台机械自动控制系统等重要电子设备的影响,改善电网质量,确保本单位电力配电系统安全、高效运行。

可控硅调光器是目前舞台照明、电视演播室照明领域的主流设备,它实质上是一个单相的相位控制交流调压器,是一种典型的非线性电气设备。可控硅调光器采用可控硅调光技术对照明系统进行控制,用改变正弦波的触发脉冲导通角度来实现输出电压高低的调整。由于可控硅导通角度的改变,使得调光器输出的电压波形发生了变化,输出的已经不再是周期性的正弦波,而是非正弦波,使电压、电流波形发生了畸变。对该周期性非正弦分量进行傅立叶级数分析可知,可控硅调光过程中输出的负荷电压除含有与电源同频率的基波成分外,还含一系列频率为电源频率奇次倍的高次谐波,这些高次谐波通过导线传导到其它负载,引起了电网电源电压波形畸变,形成对电网系统的谐波污染。

谐波的危害

剧院电源电压波形畸变所造成的电网谐波污染,使电气系统的供、用电设备出现许多异常现象和故障。谐波的危害是多方面的,就舞台电气系统而言,主要有以下几个方面的危害:

(1)舞台扩声系统、舞台机械自动控制系统、电视转播与通讯设备等极易受到电能谐波的干扰,导致失灵、死机、声音与图像严重失真等后果与事故。就舞台灯光可控硅调光系统而言,电能谐波超限将干扰可控硅组件的触发控制的同步,甚至导致同步失败。

(2)电力高次谐波将严重干扰电声学系统的正常功能,特别是人的听力对17次以上高次谐波具有高敏感度,电声系统设备非常需要对高次谐波干扰的消除。

(3)电力谐波易导致电网与补偿电容器发生并联或串联谐振,使谐波放大,使谐波电流放大几倍或十几倍,造成过电流,引起补偿电容器和与之相连的电抗器、电阻器等设备损坏。

(4)在三相四线配电线路中,相线上的3次及奇次谐波在中性线上会叠加,使中性线的电流值可能超过相线上的电流(通常为相线电流的1.5至2.5倍,最大时达到3倍)。相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率,随着谐波次数高频率的上升,电缆导体趋肤效应越发明显,从而导致导体的交流电阻增大,电缆的允许通过电流减小,造成中性线发热,使得断路器额定电流降低与脱扣电流降低,因谐波产生跳闸的误动作。

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