電網上同時存在著諧波電流和諧波電壓,諧波電流與(yu) 諧波電壓之間的關(guan) 係是很多人感到迷惑的問題。
首先需要搞清楚諧波電壓與(yu) 諧波電流的因果關(guan) 係。諧波電流是非線性負載產(chan) 生的,這些非線性負載從(cong) 電源吸取非正弦波的電流,這些非正弦波電流中包含了諧波電流。諧波電流流過線路阻抗時,在線路的兩(liang) 端產(chan) 生了諧波電壓(歐姆定律),諧波電壓是由諧波電流產(chan) 生的。打個(ge) 比方,諧波電流是蛋,在一定條件下(線路存在阻抗),孵化出了諧波電壓這個(ge) 雞,(困惑我們(men) 的可能還有先有蛋還是先有雞)如圖2-1所示如果特定的配電係統對於(yu) N次諧波電流的阻抗為(wei) ZN,諧波電流IN在配電係統上產(chan) 生的諧波電壓VN為(wei) :VN=IN*ZN式中:電網阻抗ZN包括了變壓器的阻抗和配電線的阻抗,如圖2-1:
這裏所說的阻抗包含了電阻和電抗兩(liang) 部分,電抗部分包含了電感的感抗,和電容的容抗。按照這個(ge) 概念,將上圖進一步細化,就得到了下圖所示的網絡
圖中的各元素的含義(yi) 如下:L1:變壓器繞組電感R1:變壓器繞組電阻L2:配電線路分布電感,大約每米1μHR2:配電線路分布電阻C1:變壓器繞組電容+補償(chang) 電容,有係統有補償(chang) 電容時,可以忽略繞組的電容。C2:配電線路分布電容:大約每米100pf,當係統有補償(chang) 電容時,由於(yu) 其數值很小,可以忽略。如果不考慮係統有補償(chang) 電容的情況,並且僅(jin) 考慮諧波電流(頻率較低),則可以忽略C1、C2;這時係統的阻抗可以簡化為(wei) :Z=R1+R2+Jω(L1+L2)式中:ω為(wei) 電流的角頻率,等於(yu) 2πf,f是電流頻率從(cong) 上式可以看出,配電線路對於(yu) 基波和諧波,以及不同次數的諧波具有不同的阻抗值,諧波的次數越高,阻抗值越大。電網的阻抗越高,同樣的諧波電流產(chan) 生的諧波電壓越大。需要特別注意的是,配電線路的感抗是不容忽視的。對於(yu) 標準的電網(提供純淨50hz電壓),其上產(chan) 生的諧波電壓是由非線性負載發出的諧波電流產(chan) 生的,同樣的諧波電流在不同的條件下產(chan) 生的諧波電壓不同,電源越弱(包括小容量的變壓器、自備發電機、UPS電源等),產(chan) 生的諧波電壓越大;距離電源(變壓器、發電機、UPS等)越遠,諧波電壓越大。有些諧波問題僅(jin) 在使用應急電源時才暴露出來。