整流器諧波(rectifier's harmonics)是指整流器工作時產生的、引起電力網電流波形畸變的電流波。整流器是電力網的主要非正弦受電設備，即使電力網供電電壓波形是理想的正弦波，由於整流器件的單嚮導電作用，在正、反相電壓作用下，其電阻值完全不同，因而整流器從電力網取用的電流也是非正弦的。由於系統參數、整流器相數、接線方式和運行條件的不同，這種非正弦波形都有程度不同的畸變。畸變的電流波形可分解為基波及一系列不同頻率和幅值的諧波。
基本介紹
- 中文名：整流器諧波
- 外文名：rectifier's harmonics
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 發生於：整流器
簡介,整流器的特徵諧波和非特徵諧波,諧波的影響,抑制和消除諧波,
簡介
整流器諧波(rectifier's harmonics)是指流器工作時產生的、引起電力網電流波形畸變的電流波。整流器是電力網的主要非正弦受電設備，即使電力網供電電壓波形是理想的正弦波，由於整流器件的單嚮導電作用，在正、反相電壓作用下，其電阻值完全不同，因而整流器從電力網取用的電流也是非正弦的。由於系統參數、整流器相數、接線方式和運行條件的不同，這種非正弦波形都有程度不同的畸變。畸變的電流波形可分解為基波及一系列不同頻率和幅值的諧波。
當非正弦電流流經系統中的發電機、輸電線、變壓器等各種元件時，在元件上產生非正弦電壓降，使系統中各點的電壓波形也發生程度不同的畸變。畸變的電壓反過來又對整流器從電力網中取用的電流波形產生影響。因而諧波電流和諧波電壓是伴生且互相作用的。
整流器輸出的直流電流和電壓也不是理想的直流波形，而是可以分解為直流分量和一系列交流諧波分量的組合波。直流輸出一般靠近負載，故其諧波的影響而很小。
電力網中的諧波電流不僅惡化電力網的電能質量，使整個電力網經濟運行的效益受到一定損失，而且影響用戶，干擾通信系統，為此應採用抑制諧波的措施以消除不良影響。
整流器的特徵諧波和非特徵諧波
整流器工作在理想情況下分析所得的各次諧波稱為整流器的特徵諧波。由於各晶閘管的門極觸發脈衝電流不對稱、或三相電壓不對稱、或電壓波形發生畸變、或三相電路參數不同等因素，均會產生特徵諧波以外的其他次數的諧波，這類諧波統稱為整流器的非特徵諧波。
諧波的影響
主要有以下方面：
(1)干擾通信系統：整流器的諧波電流對鄰近的通信線路會產生電磁感應和分布電容禍合干擾，影響通信質量。
(2)影響同步發電機：若同步發電機的主要負荷是整流器，則諧波電流會使定、轉子，尤其是轉子產生附加損耗和附加溫升，從而降低同步發電機的額定輸出功率。
(3)影響異步電動機：若系統中的異步電動機與整流器並聯運行，則整流器形成的諧波電壓會使電動機功率因數下降，輸出最大轉矩減小，損耗增加。
(4)影響電力電容器：電容器的電容量與頻率成反比，故受諧波影響更為顯著。諧波電壓使介質損失係數增大，加速電容器介質老化，諧波電流使電容器的運行電流有效值增大，特別處於諧振時，常使電容器過負荷或過電壓並超過允許的溫升，甚至造成無法運行的事故。
(5)影響電力線路、開關、避雷器：諧波電壓使電力線路絕緣加速老化，泄漏電流增大。當發生串聯諧振時，可能引起放電並擊穿電纜。某些用於高壓配電的開關，其滅弧機構不能遮斷超過50%波形疇變率的故障電流，能導致開關損壞。諧波過電壓可使避雷器放電時間過長而損壞。
(6)影響變壓器：諧波電壓使變壓器勵磁電流增大，溫度升高，效率降低，功率因數惡化。
(7)影響電能計量：感應式有功和無功電能表是按工頻設計的。其讀數反應諧波量的功率不足，從而造成誤差。在不同的電壓與電流相位差的情況下，頻率越高相對誤差越大，而且均為負誤差。
(8)影響繼電保護和自動裝置：高次諧波是影響可控整流器本身穩定工作的因素之一。當諧波電壓較高時，有可能使電晶體保護裝置誤動作或失靈，增加供電系統電壓自動調節系統的誤差。負序系統的高次諧波電流對具有負序電流濾波器的繼電保護裝置有明顯的助增作用，以致引起誤動作。高次諧波電流還會惡化甚至破壞利用電力線路作遠動裝置聯繫通道的正常工作，對音頻控制系統也有影響。
抑制和消除諧波
世界各國都有限制諧波的標準或規定，要求將諧波發生源注入電力網的諧波含量控制在允許的範圍內。抑制和消除諧波一般有增加整流相數、合理配置系統參數、設定濾波裝置等措施。
(1)增加整流相數:該措施可以基本消除幅值較大的低次諧波。可採用12相、24相等多相整流系統。這些都是在6相的基礎上，利用變壓器的三相繞組，組成星形或三角形的不同組合，或採用移相繞組構成的。
(2)合理配置系統參數:增加系統短路容量對抑制諧波影響是有效的，然而往往難以實現。因而需要根據電力網情況，規定整流器的投入容量。考慮的原則是：
①與系統(短路)容量之間的比例；
②允許的電壓畸變等。配置並聯電容器時要注意防止諧波電流的放大作用。
可控整流器會出現低次的非特徵諧波，為了避免諧振，必須使系統在最低次諧波條件下仍呈感性阻抗。
(3)設定濾波裝置：該裝置可分為無源濾波裝置和有源濾波裝置兩大類。無源濾波裝置常採用與電力網並聯的固定式單諧振R-L-C組成的濾波器，設定的串聯諧振頻率就是需要濾除的n次諧波，這樣可形成低阻抗通道，起到抑制諧波電流放大的作用。根據需要還可設定不同次數諧波的濾波裝置，也可以設計成兼作無功功率補償的濾波裝置。
有源濾波裝置又稱有源諧波抑制裝置。這種裝置是利用電力半導體器件將直流電流變換成任意波形的交流電流，其次數與幅值儘可能與所需抑制的諧波相同，極性則相反，將其注入電力網，起到抵消諧波的作用。
