电力系统中谐波的危害有哪些?
电力系统中的谐波对电网的稳定性和电能质量构成了严重威胁,其危害主要体现在以下几个方面:
设备过热与寿命缩短:谐波会导致电气设备如变压器、电动机等产生额外的损耗。这些附加损耗不仅增加了能量消耗,还会导致设备温度升高,加速绝缘材料的老化过程,从而缩短设备的使用寿命,甚至可能引发故障或烧毁1。
机械振动与噪声增加:对于旋转机械设备而言,谐波电流会在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗,进而引起机械振动和异常噪音。特别是在汽轮发电机中,谐波振荡容易使汽轮机叶片承受交变应力,可能导致疲劳损伤,影响设备的安全运行3。
供电可靠性降低:谐波电压可以使正弦波变得更尖锐,这不仅增加了变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗,还使得绝缘材料承受更大的电应力。此外,谐波电流能够使变压器的铜耗增加,造成局部过热,增大了断电的风险,降低了供电的可靠性3。
保护装置误动作:谐波的存在容易导致继电保护装置(如断路器)发生误动或拒动,特别是在广泛应用微机保护、综合自动化装置的情况下表现尤为突出。这种误操作可能会引发电网瓦解,造成大面积停电等恶性事故3。
计量误差与电费损失:谐波会使测量仪表、计量装置产生误差,特别是电能表上的误差更为明显。这意味着用户支付的电费可能并不准确反映实际消耗的能量,给供用电双方带来经济损失3。
通信干扰:当输电线路与通信线路平行或相距较近时,由于两者之间存在静电感应和电磁感应,形成电场耦合和磁场耦合,谐波分量将在通信系统内产生声频干扰,从而降低信号传输质量,破坏信号的正常传输,影响通话清晰度和通信质量3。
电力系统稳定性受损:谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁。这种情况会进一步削弱电力系统的稳定性,威胁到整个电网的安全运行8。
对企业运营成本的影响:大量谐波电压电流在电网中游荡并积累加剧,导致线路损耗增加、电力设备过热,从而加大了电力运行成本,增加了电费支出3。
产品质量下降:电机等设备长期运行在含有谐波的环境中,会增加振动,使生产误差加大,降低产品的加工精度,最终影响产品质量3。
综上所述,谐波对电力系统造成的危害是多方面的,从设备性能退化到电网安全风险增加,再到经济效益受损,无不显示出谐波治理的重要性。为了维护电力系统的健康运行,必须采取有效的措施来抑制和消除谐波的影响。