電壓畸變

電壓畸變

電壓波形不再保持理性的正弦變化波形稱為電壓畸變。電壓畸變率是指各次諧波有效值平方和的根對基波有效值的百分比。國內對於6~10KV供電電壓畸變不超過4%,0.38KV電壓畸變不超過5%。

術語含義


電壓畸變(voltage distortion)指系統中正弦波形的工頻電壓受諧波電壓影響而產生的變形。隨著硅整流及可控硅晶閘管)換流設備的廣泛使用和各種非線性負荷的增加。大量的諧波電流注入電網,通過系統阻抗產生諧波電壓,造成電壓正弦波形畸變,使電能質量下降,給發供電設備及用戶用電設備帶來嚴重危害。故必須對各種非線性用電設備註入電網的諧波電流加以限制,以保證電網和用戶用電設備的安全經濟運行。

對變壓器影響


當運行的電網電壓低於正常的額定電壓時,對配電變壓器的運行不會帶來任何危害,但是電網電壓低於規定的範圍時,會使用戶的電氣設備不能正常工作。如家庭用的日光燈將起動不起來;電視、電冰箱和其他電氣設備都不能正常工作;有低壓保護的電氣設備將出現頻繁起動,影響其使用壽命;廠礦企業的電動機或其他用電設備也不能正常工作。當運行中的電網電壓過高時,將加快鐵芯的飽和程度,相應也將使激磁電流增加,導致變壓器的鐵損增加而過熱。由於變壓器的激磁電流是無功電流,因此激磁電流的增加會使無功功率增加,在其視在功率不變的情況下,有功功率就會減少。同時,電壓波形中的高次諧波值也要增加。高次諧波的出現對用電設備有很大的破壞性。如:①引起用戶電流波形畸變,增加電機和線路的附加損耗;②可能使系統中產生諧波共振,並導致過電壓使電氣設備的絕緣損壞;③線路中的高次諧波對電訊線路產生較大的干擾,影響電訊的正常工作。
由上述可見,運行中電網電壓發生畸變對變壓器和用戶都是不利的。因此不論電壓分接頭在何位置,變壓器外加一次側的電網電壓應規定在一定的範圍內,對於6~10kV配電系統,一般規定為+7%~-3%範圍內。

減小方法


擾動源、擾動受體(負荷)和傳輸路徑是同一電磁環境中相互作用的三個量。
同一電磁環境中相互作用的三個量
同一電磁環境中相互作用的三個量
(1)擾動源。在諧波交互作用的情況下,干擾源即為諧波源,來自非線性負荷。
(2)受外部干擾的負荷。其性能可能會降低。
(3)電源和負荷之間的耦合或傳輸路徑。一般擾動的主要傳導路徑是供電網。
降低電壓諧波的幅值,從而降低它們的影響,這牽涉到全面的技術措施,需要考慮到上述電磁環境中的每—個要素。在劣質電能出現時,單方面追究終端用戶的責任,並強迫他們抑制所產生的諧波是不妥的。需注意到,供電方也應當持續地監控電壓畸變程度,以防止電壓諧振放大。