港口供电系统中谐波的危害
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇港口供电系统中谐波的危害范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：港口中大量运用气体放电类电光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯，此类光源的非线性非常严重，有负的伏安特性。随着电力电子技术的发展，近年来国内港口所使用的设备普遍采用晶闸管供电的直流系统或交－交变频调速系统，且数量逐年增长。这些电能的变换装置及其用电设备属于非线性负载，是典型的谐波源。它们在工作时不仅向电力系统吸收大量的冲击性无功功率，影响电网电压稳定性，而且还对电网注入大量谐波，严重影响电网电能质量。
中图分类号：U223.6文献标识码：A文章编号：
引言
近年来,我国港口企业大量地采用了硅整流及可控硅变流设备。这导致供配电质量的严重降低。最为严重的是由这些设备所产生的多次谐波与供配电网络中的系统容抗与系统阻抗在一定参数条件配合下形成串联或并联谐振,而导致系统中某些设备的损毁事故。谐波对港口企业供配电系统的危害已引起人们的重视,抑制谐波,提高供配电能质量已刻不容缓。
1.谐波的设计原则
在港口供配电设计过程中，为减少谐波的产生，可采取下列方法：
1.1除低压用户外，公共建筑配电系统的接地保护应尽量采用TN-S制，以减少谐波对接地线路的干扰。
1.2应尽可能将非线性负载放置于配电系统的上游，以避免对线路下游的影响。
1.3谐波较严重且功率较大的设备，应从变压器出线侧采用专线供电。
1.4谐波很严重的配电系统中，功率因数补偿电容器宜串接适当的电抗器，作为谐波抑制的辅助手段，并应注意避免发生电网局部谐振。
1.5由晶闸管控制的负载或设备，宜采用对称控制，以尽可能使中性线导体上的谐波互相抵消。
1.6当设计过程中对配电系统的谐波难以预料时，宜预留必要的滤波设备空间。
2.供配电系统功能的设计与设备的选配
为了对港口供电系统进行更好的规划和建设，必须对传统的港口供配电系统设置进行改造，并转换其运行和管理的模式，引进现代化的管理技术及经验，促使电站向自动化、智能化、小型化的方向发展，对设备进行选配时也要遵循可靠、高质、低维护费用的原则[3]。
2.1对功能进行设计
中心电站的电源进线主要选择总站10 kV及新沙110 kV两路馈出，引入高压室；对单母线进行分段，接于10 kV的AD2型智能开关柜中；由智能开关柜馈出16路，分别供站内主变、后方辅助、大型桥吊、口岸用变、办公用变等生产使用；采用高频开关的直流电源对计算机、操作系统、保护计量系统等进行控制；站内需采用计算机进行现场的控制；用智能MB200型低压开关柜对码头区域的照明系统、动力设备等进行控制。上述功能都可以由计算机进行终端的控制。运用光纤电缆对控制中心与中心电站的数据进行传输，实现对现场指令和数据的处理，光纤的使用主要是由于其连线少，端子的接口也得到了极大的减少，也难以受到电磁场等因数的干扰，从而使故障率得到了有效的降低，可靠性得到了极大的提高。为了使供电系统能够更好的合理运营，我们还可以对现代化的计算机网络技术加以运用，实现无人操作的系统管理模式，自动的进行状态测试、运行管理、信息共享、故障监控等，运用计算机软件对港区的电力系统安全加以保障。
2.2对设备进行合理的选型
为确保电力系统合理有效的运行，依照各进线电源的电压特点及等级，对各种设备的价格、性能、质量、安全性、可靠性、合理性、先进性等进行分析、了解及比较，并结合实际情况适当的进行选择，同时采用先进的安装工艺进行安装。
3.谐波的危害
目前由于产生谐波的装置量大面广,谐波使港口企业的生产面临严重的干扰与破坏,谐波对港口企业供配电系统的危害主要表现在以下几个方面。
3.1影响供配电系统的正常与稳定运行
港口企业供配电系统中的电力变压器、电力线路、驱动装置等通常采用继电保护措施。在故障情况下(过载、短路、接地谐波绝缘损坏等)保障系统和设备的安全。其检测部份常采用电磁式继电器、感应式继电器和晶体管集成电路型继电器。其中电磁式继电器、感应式继电器对10%含量以下的谐波并不敏感,但谐波含量达到40%时将导致继电器保护系统误动作。晶体管集成电路继电器具有许多优点,是今后发展的方向,但其采用的整流取样电路极易受到谐波的影响,产生拒动或误动作。另外,有些继电器由于电路设计的原因也会在谐波过大的情况下改变其特性,而使其产生拒动或误动作。因此,谐波的泛滥将会严重地威胁工矿企业的供配电系统安全、可靠、稳定的运行。
3.2增加港口企业供配电系统的附加损失
港口企业低压配电系统中,接有大量的变流设备和气体放电类电光源,将产生大量的谐波,其3次谐波分量最大,占基波分量的40%以上,这些谐波在低压配电系统的中性线直接叠加,将导致中性线或保护性中性线上的电流值大大超过相电流,如此会使其长期过热,损坏绝缘,引起火灾事故。我单位大型港口机械设备基本都采用大功率变流装置进行作业生产,配电系统中有大量高次谐波,由于谐波的作用使一些供电电缆发热而损坏。
3.3影响供配电系统设备和用电设备的正常工作
我国供配电系统设备和用电设备设计时均以50Hz正弦波为额定条件,如谐波过大将会导致额定工作点偏移,造成设备的功能不能正常发挥,或者非正常运行,甚至损坏。如变压器和电动机在谐波的作用下会产生附加损失、过热、机械振动、噪声以及过电压等。电力电容器、电抗器和电力电缆等会在谐波过大时过热,甚至烧毁。断路器、自动开关、接触器等开关设备在谐波下会降低其断流能力。尤其是电力电容器是供配电系统中受谐波危害最大的设备,这是因为电容器容抗值与频率成反比：
在高次谐波作用下,因电容器N次谐波容抗是基波容抗值的几分之一,即使谐波电压值不是很高,因电流波形畸变加剧,也可产生显著的谐波电流,造成电容器过电流。此外,由于电容器容抗与系统阻抗或负载阻抗在一定参数配合下可能产生谐振,从而放大谐波电流,产生极大的过电流使电容器烧毁。
3.4影响电力测量和电能计量的准确性
我国目前的电力测量与电能计量仪表都采取电磁型、电动型、磁电型和感应型几种。其中电磁型和电动型对谐波不是很敏感,但磁电型和感应型受谐波的影响较大,特别是电能仪表多采用感应型,在谐波分量较大时,会产生电能计量的混乱。
3.5对自动控制系统等其它系统的干扰与危害
港口企业的生产过程多为自动控制的生产系统,其中包括计算机、继电器回路、网络系统、电讯系统等,电力线路通过电磁感应、静电感应和传导等几种方式耦合到这些系统中,而对这些系统产生极大的干扰,从而危害这些系统的正常运行,同时也会破坏这些系统中的元器件。电磁感应、静电感应的耦合强度与干扰源的频率成正比。谐波具有较强的频率,故谐波的干扰将大大超过基波的干扰。连云港建港指挥部就曾经发生过由于某一时段的谐波干扰而烧毁计算机控制系统的电源模块与CPU模块的重大损失。谐波的传导是通过公共接地耦合的,在谐波情况下,有大量不平衡电流入接地极,从而干扰弱电系统。
4.结束语
随着港口非线性电力设备的广泛应用，港口供电系统中谐波问题越来越严重，一方面造成了电力设备的损坏，加速绝缘老化，另一方面也影响了计算机、电视系统等电子设备正常工作，直接或简介影响了港口的生产。谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制造商，谐波问题已引起人们的高度重视。应合理规划电网，电力电子设备(特别一次设备)应符合电磁发射水平，电子设备、电子仪器应满足电磁兼容性要求。
参考文献：
[1]JGJ16-2008民用建筑电气设计规范.
[2]王凌云民用建筑配电系统中的谐波及其抑制电世界2000.7.
[3]《工业与民用配电设计手册》第三版中国电力出版社2005.