非线性负荷的特性及其对电力系统的影响
非线性负荷作为谐波源,向电力系统注入了大量的高次谐波,这些高次谐波直接影响了电力系统的安全运行和电气设备的正常工作,对电力系统和电气设备带来极大的威胁。
(1)非线性负荷的特性
a.产生大量的谐波污染。所有的非线性负荷都不同程度的产生谐波,冲击性负荷特别是炼钢电弧炉几乎产生连续频谱的谐波电流,甚至产生大量的分数次谐波。
b.引起电压波动及电压闪变。
c.产生负序电流。负序电流的产生主要是由于非线性负荷的不对称性引起的,其主要负荷为交流电弧炉及电气化铁道的机车。
(2)非线性负荷对电力系统稳定的影响
谐波导致供电电压波形畸变,劣化公共连接点(PCC)供电质量。同时,谐波电流进入电网后有发生谐振的潜在危险,谐振的后果将出现大范围、大幅度的过电压、过电流问题,进一步威胁电力系统的安全稳定运行,主要表现为:
a.大量谐波能使继电器、自动装置拒动或误动,如零序电流过大就可能造成接地保护误动;
b.谐波数量大时能使系统中反映工频正弦量的多数监视、测量表计产生误差;
c.谐波会影响通讯系统通话的清晰度,严重时发生谐振,干扰整个通讯系统;
d.谐波能导致长距离输电线单相重合闸失败;
e.谐波能影响避雷器安全运行和损坏互感器;
f.谐波可使功率因数补偿效果变劣;
g.系统谐波严重时能使计算机系统失灵。
因此,谐波问题不仅造成对非线性负荷自身利益的损害,而且构成了对电力系统较大威胁的公害,必须加以限制和消除。
非线性负荷对电力系统设备的影响
高次谐波在电力系统中传递,将引起铜损和铁损增大,设备过热,产生噪声。另外,高次谐波的负序分量有可能使旋转设备产生反方向转矩,造成机械损伤和热耗。当电压含有高次谐波时,使得电器设备的绝缘水平受到威胁,介质损耗增加,充电电流增大,从而引起各种故障,主要表现为:
(1)电力电容器的过负荷和损坏;
(2)旋转设备和电力变压器的损耗增加(过热),从而造成容量的相对降低;
(3)电力电缆的容量降低;
(4)导致长距离输电线路单相重合闸失败(延缓了电弧的熄灭时间);
(5)使开关的开断更加困难;