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諧波電流范文第1篇

摘要：電流諧波對于電氣設(shè)備的危害性已成為行業(yè)共識，如何治理諧波是擺在企業(yè)面前一個亟待解決的重要課題。本文就通過研究分析電氣設(shè)備中產(chǎn)生諧波的危害性，提出了一些個人見解，希望能為同行和有關(guān)單位提供參考。

關(guān)鍵詞：電流諧波；電氣設(shè)備；危害及控制

中圖分類號：F407文獻標(biāo)識碼： A

引言

在非線性阻抗性類型的電力設(shè)備進行供電時，很大機率會出現(xiàn)諧波，諧波會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響，阻礙電氣設(shè)備的正常運作，尤其是電容器、變壓器以及電機設(shè)備。本文介紹了諧波對電氣設(shè)備的影響，探討分析了導(dǎo)致電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波的因素，并根據(jù)這些因素提出了可采取的有效治理措施。希望能夠通過維護電氣設(shè)備的正常運行與保證電氣設(shè)備的供電質(zhì)量，降低諧波產(chǎn)生的損害，為同類行業(yè)提供有效的參考。

一、諧波來源

一般能夠引發(fā)諧波電流的非線性因素是電力體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的變壓器，主要是變壓器所具有的可控硅電容器、交直流可控硅的控制部件、電抗器組、空載電流等。此外，引發(fā)電力體系出現(xiàn)諧波的另一個因素是不同類型的非線性負荷用戶，例如中頻爐、電弧爐、家用電器、可控硅換流與整流、低氣壓電氣設(shè)備等，這部分設(shè)施會從電網(wǎng)處吸收基波功率，而且將自身產(chǎn)生的諧波功率與諧波電流傳輸至電網(wǎng)中。諧波電流在低壓一端位置轉(zhuǎn)移至高壓一端位置，再流入電力系統(tǒng)，造成電力體系的每一處電壓均出現(xiàn)諧波。目前，因為諧波造成的電氣設(shè)備故障事件數(shù)不勝數(shù)，所以必須予以重視，及時處理電氣設(shè)備故障問題，以保證電網(wǎng)、電力體系的正常運行。

二、諧波危害分析

1、電氣設(shè)備正常工作受阻

就部分二相供電的電氣設(shè)備而言，當(dāng)其處于基頻情況下時，二項體系中的每個采用相線接法的中點電壓均出現(xiàn)相位移動現(xiàn)象，且移動角度為120°。如果每一個相位都具有相等的負荷能量，那么中性線的電流量處于0值狀態(tài)。若產(chǎn)生二項負荷不均衡的現(xiàn)象，就只可以采用去除均衡值的方式，使電流進入中性線，在實際操作中可以運用這一方法來去除中性線所具有的一般容量。但因為諧波具有較高的頻率，一般無法進行常規(guī)的抵消操作，使中性導(dǎo)線出現(xiàn)過熱狀況，最終造成電氣設(shè)備工作受阻。此外，部分地方的電力系統(tǒng)對供電質(zhì)量有較高要求，但其電氣設(shè)備又沒有配備專門的諧波過濾元件，也會由于供電質(zhì)量降低而出現(xiàn)電氣設(shè)備工作受阻的情況。

2、電氣設(shè)備供電系統(tǒng)老化加快

因為諧波具有較高的頻率，所以電力體系中的正弦波也較高，從而很大機率導(dǎo)致電氣設(shè)備的供電元件產(chǎn)生渦流損耗上升與磁滯的現(xiàn)象。此外供電元件的絕緣材料部分受到的電應(yīng)力也隨之升高，銅耗能量隨之升高，溫度增加，噪聲變大，最終使電氣設(shè)備的供電元件老化加快，減少了整體的使用年限。

3、電氣設(shè)備出現(xiàn)毀損

若電氣設(shè)備中存在大量的諧波，就會造成電氣設(shè)備負荷過大。因為大部分電氣設(shè)備長期處在供電變動狀態(tài)，若滿足某些特定的因素形成并聯(lián)或串聯(lián)的諧振條件，并同時滿足一定頻率，就產(chǎn)生諧波振蕩現(xiàn)象。很大機率會造成電氣設(shè)備中的電機模塊出現(xiàn)振蕩力矩，甚至引發(fā)機械共振，最終導(dǎo)致電氣設(shè)備被損壞。此外，諧波振蕩還會影響電氣儀表的精準(zhǔn)度。例如過大的高次諧波電流流入電能表可能燒電流線圈，頻次過高時，電能表可能停轉(zhuǎn)或燒壞。如果諧波的電壓值過高，并且和電力體系的電壓進行疊加，就會造成電容器兩端的電壓增加，最終引起過電壓狀況。

三、諧波的治理措施

1、 加強區(qū)分故障電流和諧波電流思路

一般，各種類型的電流保護都屬于量度式繼電保護裝置，其整定值的設(shè)置都是基于對各電氣量在系統(tǒng)正常運行和故障運行的兩種不同運行狀態(tài)下存在的差別進行分析，而并沒有考慮不正常運行狀態(tài)的運行特性，在實際系統(tǒng)中，也常配合使用頻率測試儀以實現(xiàn)對故障電流和不正常運行狀態(tài)時的電流的區(qū)分。然而，隨著DVR、STATCOM、SFCL等電力電子裝置在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生大量的諧波，尤其會影響到如電流保護等自動化裝置的正常運行，而就繼電保護本身而言，它區(qū)分故障狀態(tài)和由諧波引起的不正常運行狀態(tài)的能力很差。所以對如何快速、有效地區(qū)分電力系統(tǒng)故障運行狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)，尤其是短路故障和諧波狀態(tài)的問題，需設(shè)計一種可區(qū)分故障和諧波的方案，從而達到繼電保護裝置正確、可靠地動作的目的。

1、加強供電源頭的檢查工作

出現(xiàn)諧波狀況的位置一般是供電系統(tǒng)，所以為了避免電氣設(shè)備被諧波所破壞，就必須先從供電源頭入手，做好供電源頭的檢查工作。例如，可以針對線性負荷與非線形負荷所具有的特點，從公共連接位置進行供電運作，這樣當(dāng)非線性負荷出現(xiàn)諧波狀況時就不會對線性負荷產(chǎn)生影響。此外，采用無功補償方式也可以起到防范諧波現(xiàn)象在供電源頭發(fā)生的作用，而且它可以使電網(wǎng)與受電一端的電壓保持穩(wěn)定，保證供電質(zhì)量，降低諧波造成的危害。

2、提高供電元件的設(shè)計質(zhì)量

在電氣設(shè)備端，需要加強供電模塊的設(shè)計，通過在供電模塊之中加裝無源濾波器，形成一個阻抗很低的諧振點，使其過濾掉諧波。無源諧波濾波器由濾波電容器、電抗器和電阻器組合而成，即所謂LC濾波器。它與諧波源并聯(lián)，除了起濾波作用外，還兼顧無功補償?shù)男枨?。?dāng)諧波電流由外網(wǎng)竄入而影響內(nèi)網(wǎng)負荷設(shè)備的正常運行時，在電源與負荷設(shè)備之間接入串聯(lián)濾波器就可以阻擋諧波，保證負荷設(shè)備的正常運行。這種方式是比較容易實現(xiàn)的，而且也能夠確保電氣設(shè)備在不同的工作環(huán)境之下，始終能夠具備較強的諧波過濾能力，確保供電質(zhì)量，使電氣設(shè)備在任何條件之下都能穩(wěn)定地工作。這種濾波器因其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、運行可靠性較高以及運行費用較低，應(yīng)用較為廣泛。

3、安裝有源諧波濾除裝置

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在無源諧波過濾器的基礎(chǔ)上研發(fā)出了新型的有源諧波濾除裝置，它的優(yōu)勢在于采用補償無功率技術(shù)、能夠抑制諧波的發(fā)生，它能夠補償頻率與幅值均發(fā)生改變的諧波。有源諧波濾除裝置的原理是創(chuàng)建出一個與電力體系諧波的頻率、幅度相同，但具有相反相位的諧波電流，使電力體系的諧波電流與該諧波電流相抵消，讓電網(wǎng)電流中值存在基波分量，從而達到消除諧波的目的。由于有緣諧波濾除裝置不會受到電網(wǎng)阻抗的干擾，所以它能夠及時補償幅值、頻率均處于變化狀態(tài)的諧波，所以該裝置具有優(yōu)秀的濾波作用。但是有源諧波濾除裝置的成本比無源諧波過濾器高，而且不方便攜帶，所以一般適用范圍較局限。

4、選擇先進的電氣設(shè)備

選擇先進的諧波消除裝置，可提高電氣設(shè)備的供電質(zhì)量。以變壓器為例：目前社會上主要以環(huán)保、節(jié)約為生產(chǎn)理念，近年來我國變壓器的總損耗值在電力體系總發(fā)電量中達到10%。在輸電、變電領(lǐng)域中，變壓器屬于耗能較大的產(chǎn)品，只有不斷地制造耗能量低的變壓器才能滿足如今的社會需求。近年來，部分城市電網(wǎng)開始將立體卷鐵心變壓器運用于高層建筑與配網(wǎng)改造工程中，取代常規(guī)的平面卷鐵心變壓器與疊鐵心變壓器。立體卷鐵心變壓器的主要優(yōu)勢包括：第一，空載電流量小，使無功損耗量下降，提高供電質(zhì)量；第二，二項磁路處于平衡狀態(tài)，沒有出現(xiàn)二次諧波；接線選擇D、yn11，可以有效防止產(chǎn)生高次諧波，優(yōu)化供電波形。因此，選擇先進的電氣設(shè)備也可以有效地降低諧波對其產(chǎn)生的危害。

結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟與科技的快速發(fā)展，在工作和生活中電氣設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，電氣設(shè)備的諧波事故也隨之增多。為了降低諧波對電氣設(shè)備所產(chǎn)生的影響，提高電氣設(shè)備的供電質(zhì)量，本文闡述了諧波的發(fā)生因素，深入分析了諧波在電氣設(shè)備中產(chǎn)生的損害，并針對這些損害提出了有效的防范措施，以保證在實際生活工作中，電氣設(shè)備能夠正常運行，遠離諧波危害。

參考文獻

[1]葉志斌.電流諧波對電氣設(shè)備的危害及控制[J]. 《科技與企業(yè)》 ,2011,(6).

諧波電流范文第2篇

關(guān)鍵字：牽引系統(tǒng)、諧波電流、變壓器、降容率

中圖分類號：V351.34文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

引言

目前在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中諧波污染已經(jīng)成為該系統(tǒng)中嚴(yán)重污染源之一。存在的諧波會增加電力系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備之一變壓器的銅損與鐵損，從而出現(xiàn)局部過熱或者過熱的狀況，進而導(dǎo)致變壓器的壽命降低以至于使變壓器損壞，因此為了使變電器在運行中能夠安全，當(dāng)有非線性負載存在于電網(wǎng)之中，要在選擇使用的變壓器時為其額定容量留有一定得預(yù)留容量。

2.諧波電流所造成的變壓器損耗

諧波電流會在變壓器里生成鐵芯磁滯，此現(xiàn)象將增大噪聲，產(chǎn)生附加的損耗和額外溫升，最終增大變壓器里的總電能損失量，從而減小容量它的利用率。

空載損耗（PNL鐵損）與負荷損耗（PLL）之和為變壓器的總電能損耗為PTL，公式表示為（1）。其中PNL鐵損只跟電壓有關(guān)系而諧波電流對其的影響很小。

（1）

直流電阻上的損耗（I2R銅損）、雜散的損耗（POSL）與繞組渦流產(chǎn)生的損耗（PEC）共同組成負荷損耗（PLL），公式表示為（2）。其中負荷所損耗的各部分均與電流有關(guān)系，故諧波電流導(dǎo)致變壓器生成的附加損耗大部分是因諧波電流影響負荷損耗PLL。

（2）

綜上所述與相關(guān)概念所知，額定負載條件下時關(guān)于負荷損耗在計算標(biāo)幺值的公式如公式（3），諧波電流影響直流電阻所產(chǎn)生損耗I2R的標(biāo)幺值為公式（4），諧波電流影響繞組渦流產(chǎn)生的損耗（PEC）的標(biāo)幺值為公式（5），諧波電流影響雜散的損耗（POSL）的標(biāo)幺值為公式（6）。

（3）

（4）

（5）

（6）

3. 諧波干擾下計算變壓器的降容率

綜上所分析，當(dāng)諧波存在時，變壓器總電能負荷所損耗的標(biāo)幺值（P*LL）為公式（7）：

（7）

在標(biāo)準(zhǔn)IEEEC57.110IEEEC57．110之中

（8） （9）

公式（8）中FHL代表諧波電流影響繞組渦流損耗的諧波損耗因子。同理，公式（9）中FHL-OSL代表諧波電流影響雜散損耗的諧波損耗因子。

FHL與FHL-OSL都代表關(guān)于諧波電流具體分布情況的函數(shù)，它的取值由高次諧波的具體分量對于總電流它的有效取值或者基波電流的相對的幅值。故當(dāng)諧波電流它的相關(guān)頻譜組成給出之后，就可以用以上兩參數(shù)與實際中運行電流計算出諧波電流帶給變壓器的降容率。以上倆參數(shù)與公式（7）結(jié)合得出變壓器它的負荷總損耗（P*LL），詳見公式（10）：

（10）

負荷總損耗限制值要比額定值P*LL-R低，從而允許最大的電流標(biāo)幺值（I*max），詳見公式（11）：

（11）

而變壓器它的降容率（RAPR）見公式（12）：

（12）

因在實際計算應(yīng)用之中需要供應(yīng)制造商提供大量相關(guān)測試參數(shù)，增加計算難度，因而此方法還給出相應(yīng)參數(shù)的一些估算方法。PTSL是變壓器它的雜散總損耗：

（13）

4. 實例分析

建立一個地鐵集中供電的牽引系統(tǒng)的相關(guān)模型，含有整流裝置、主變壓器與牽引變壓器以及電機負載相關(guān)的模型，分別仿真得出12與24脈波此兩種整流途徑之下的主變壓器中的二次側(cè)線電流，再根據(jù)諧波損耗相關(guān)因子來計算在諧波電流下的主變電壓器它的降容率。

4.1.數(shù)據(jù)來源介紹

電源為110KV電網(wǎng)，選擇油浸自冷式雙繞組變壓器，另外因直流電阻的損耗要依據(jù)出廠檢驗得出，因影響檢測結(jié)果的因素眾多，故選取主變壓器額定容量的0.05%與0.4%為此損耗。再分別利用上述公式計算得出雜散、繞組渦流他們的損耗，再計算各種損耗下的降容率。

表1 主變壓器各種性能參數(shù)表

另外選用戶內(nèi)干式整流變壓器，用它的次級線圈連接整流器，并且整流器再相互連接，從而組成了12脈波形式的整流電路。假若兩臺此12脈波變壓器它的側(cè)繞組電源利用延邊的三角形形式接線，再各移相-7.5°與+7.5°，而次邊電源輸出端采取并聯(lián)方式，就為24脈波形式的直流電源。

4.2. 計算方法分析

選取12與24脈波整流裝置式城市軌道牽引供電模型。做出0.5s仿真之后得出負載電壓與電流波形圖以及主變壓器二次側(cè)b相線電流波形頻譜。此電流的波形波動因負載電機開始時特性所致，波動因整流裝置中諧波的影響。采樣選擇頻率為12800Hz分析變壓器諧波電流。從理論上研究并且以p表示為相數(shù)，K為1,2,3…，那么正常諧波的次數(shù)是n＝Kp±1,最后通過仿真儀器得出主變壓器二次側(cè)電流i各次諧波對應(yīng)。

計算得出12脈波下總諧波的畸變率為：

24脈波下總諧波的畸變率為

再由上述公式（8）分別計算出12與24脈波下繞組渦流損耗的諧波損耗因子為2.597與1.210，再由公式（9）分別計算出12與24脈波下雜散損耗的諧波損耗因子為1.061與1.004。

當(dāng)直流電阻損耗為主變壓器額定容量的0.4％時，由上述公式（11）分別計算出12與24脈波下主變壓器最大允許電流降為94.95%和99.32%，由公式（12）分別計算出12與24脈波下主變壓器降容率為9.27%與5.1%。由公式（12）與上述(表1主變壓器各種性能參數(shù)表）得知12與24脈波下主變壓器降容量分別2920.05KV·A與1606.5KV·A。當(dāng)直流電阻損耗為主變壓器額定容量的0.05％時，由上述公式（11）分別計算出12與24脈波下主變壓器最大允許電流降為81.36%和96.89%，由公式（12）分別計算出12與24脈波下主變壓器降容率為22.26%與7.43%。由公式（12）與上述(表1 主變壓器各種性能參數(shù)表）得知12與24脈波下主變壓器降容量分別7011.9KV·A與2340.45KV·A。

4.3. 結(jié)果討論

地鐵牽引供電系統(tǒng)中12脈波整流裝置在直流電阻損耗為0.4%時變壓器降容率為9.27%，降容量為2920.05KV·A；為0.05%時變壓器降容率為22.26%，降容量為7011.9KV·A；24脈波整流裝置在直流電阻損耗為0.4%時變壓器降容率為5.1%，降容量為1606.5KV·A；為0.05%時變壓器降容率為7.43%，降容量為2340.45KV·A。由數(shù)據(jù)可得24脈波系統(tǒng)整流裝置中諧波較少，并且電流總畸變率（THDi）亦降低，故雜散損耗（POSL）與繞組渦流損耗（PEC）的損耗因子都比較小，代表諧波電流所致使附加損耗較小。因此在具有一樣直流電阻損耗的主變壓器時，12脈波整流比24脈波整流裝置所引起變壓器它的降容率的要大很多，而且在直流電阻擁有越小損耗時，此兩種方式將引起越大差距的降容率。

結(jié)束語

由上述結(jié)果看出，整流裝置中諧波對于主變壓器容量變化產(chǎn)生很大的影響。12脈波中諧波為主變壓器帶得9%～22%降容率，相對于12脈波裝置來說,24脈波整流裝置減少了電網(wǎng)中大概80%諧波含量，但是仍然致使主變壓器出現(xiàn)5%～8%的降容率。故為了降低諧波電流引起主變壓器容量產(chǎn)生很大的影響，降低附加損耗，可以盡可能的采用擁有多脈波的整流裝置以降低變壓器的降容率。

參考文獻

[1] 李漢偉.諧波對電氣系統(tǒng)的影響及其抑制方法[J].鐵道勘測與設(shè)計,2008,(3):69-73.

[2] 王葵,商瑩.諧波情況下變壓器發(fā)熱分析和出力下降計算[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2009,37(21):50-53.

諧波電流范文第3篇

（1.渤海大學(xué)工學(xué)院，遼寧錦州121000；2.中國民航大學(xué)航空自動化學(xué)院，天津300300）

摘要：針對凸極同步發(fā)電機發(fā)生匝間短路故障時諧波電流檢測問題，提出一種新的基于Duffing混沌系統(tǒng)的檢測方法。該方法首先通過多回路分析理論建立凸極同步發(fā)電機數(shù)學(xué)仿真模型，給出故障諧波電流仿真信號，然后利用Duffing系統(tǒng)靈敏的弱信號檢測特性，通過識別Duffing系統(tǒng)由混沌狀態(tài)到大尺度周期狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程來確定故障諧波電流的存在。仿真計算結(jié)果表明Duffing混沌系統(tǒng)可以檢測出諧波電流，檢測方法是有效的。

關(guān)鍵詞 ：Duffing系統(tǒng)；凸極同步發(fā)電機；匝間短路；諧波電流；故障檢測

中圖分類號：TN707?34；TM622 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）18?0158?05

收稿日期：2015?02?29

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（51277011）

0 引言

定子繞組內(nèi)部故障是同步發(fā)電機常見的破壞性故障之一。內(nèi)部故障的短路電流既會產(chǎn)生附加電磁力，對電機繞組具有機械破壞性，也會燒毀繞組和鐵心。定子繞組短路電流可以產(chǎn)生極大的非同步磁場，對轉(zhuǎn)子造成損傷。當(dāng)同步發(fā)電機定子繞組內(nèi)部故障時，電機會產(chǎn)生大量諧波電流和諧波磁場，諧波的存在使得研究電機電氣參數(shù)時常用的對稱分量法不能使用，理想電機模型也不再適用。而將相繞組作為一個整體來計算參數(shù)的相坐標(biāo)法也因為內(nèi)部故障時的相繞組不再是一個整體而不能使用。目前關(guān)于同步發(fā)電機內(nèi)部故障時電氣參數(shù)的研究，普遍采用多回路分析法[1?3]。

通過檢測故障電機相電流中的正弦諧波信號可以估計電機中故障的存在，在眾多的正弦信號檢測方法中，新的Duffing 混沌系統(tǒng)檢測方法具有探索意義，文獻[4?7]表明，Duffing系統(tǒng)對正弦信號檢測具有較高的檢測靈敏度和較低的檢測信噪比。本文運用Duffing系統(tǒng)對同步發(fā)電機匝間短路故障時的故障電流參數(shù)進行了有效檢測。

1 多回路分析法建立同步電機數(shù)學(xué)模型

在文獻[8?9]研究的基礎(chǔ)上，本文采用多回路分析法對凸極同步發(fā)電機定子繞組內(nèi)部故障建立數(shù)學(xué)模型。多回路分析法實際上就是采用回路電流法建立回路電壓方程，在電機回路方程列寫中參數(shù)主要包括相支路自感和互感、相支路電阻；勵磁支路自感和互感，勵磁支路電阻；負載支路自感和電阻等。

（1）定子支路方程。支路電壓列寫原則是對每個未發(fā)生內(nèi)部短路的繞組分支列寫一個支路電壓方程。對發(fā)生繞組內(nèi)部短路分支，從短路點開始把該分支分成2 個支路。設(shè)凸極同步發(fā)電機定子每相并聯(lián)支路數(shù)為a ，相數(shù)為m ，無故障時，定子內(nèi)部支路總數(shù)為N = ma ；當(dāng)發(fā)生同分支匝間短路時N = ma + 1 ；當(dāng)發(fā)生不同分支間短路時N = ma + 2 。以支路電流為未知量，電機任一支路Q 的微分方程為：

式中：iS ,iQ ,ifd 分別為定子S 支路，Q 支路電流，勵磁回路電流；MQ,S 為定子S 支路和Q 支路的互感系數(shù)；rQ 為Q 支路電阻。

定子負載側(cè)電壓方程為：

式中：rT ，LT 分別為折算電阻和電感，uA′ ，uB′ ，uC′ 為電網(wǎng)相電壓。

（2）轉(zhuǎn)子回路方程。勵磁回路電壓方程為:

式中：MS,fd 為定子S 回路與勵磁回路的互感系數(shù)；Lfd為勵磁回路的自感系數(shù)；rfd 為勵磁回路電阻。

定、轉(zhuǎn)子電壓方程寫成矩陣形式為:

將式（4）簡記為：

式中：U 、I 為支路電壓和電流；R 為支路電阻；矩陣L 是時變的，定子與轉(zhuǎn)子各電壓方程都是時變系數(shù)的微分方程。

（3）回路狀態(tài)方程的建立。以上定子電壓方程是支路電壓，可以采用回路電壓方程求解支路電流，無故障時定子回路如圖1所示。按無故障定子回路圖可得回路變換陣：

將式（6）左乘式（5）得：

式中：

式中：I′ 是定、轉(zhuǎn)子回路電流。

將式（8）代入式（7）得：

對式（9）進行變換，得同步發(fā)電機多回路數(shù)學(xué)模型為：

當(dāng)發(fā)電機發(fā)生同一支路內(nèi)的匝間短路時，回路的選取如圖2所示，這時回路的轉(zhuǎn)換矩陣為：

2 定子繞組回路參數(shù)

回路電感系數(shù)的計算是分析同步電機定子繞組內(nèi)部故障的關(guān)鍵，其確定公式如下：

（1）定子回路電感

凸極同步電機定子繞組自感為：

（2）轉(zhuǎn)子回路電感

轉(zhuǎn)子回路的電感系數(shù)是與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)的常數(shù)。勵磁繞組的電感系數(shù)由2部分組成，即：

式中：Lfdδ 為勵磁繞組的自感系數(shù)；Lfdl 為勵磁繞組端部漏磁系數(shù)；wfd 為每極上勵磁繞組的匝數(shù)。

（3）定子不同相并聯(lián)支路間的互感系數(shù)

如果參考軸取為定子第0號線圈軸線，設(shè)該軸線與轉(zhuǎn)子軸線的電角度為θ ，那么A相第m 極下第i 號線圈軸線的電角度可以取為(m - 1)π + iθ ，B相第n 極下第j號線圈軸線的電角度可以取為(n - 1)π + jθ ，則Q1 ，Q2兩條支路間的互感系數(shù)為：

3 凸極同步電機內(nèi)部故障仿真及檢測研究

（1）凸極同步電機內(nèi)部故障仿真

由本文第三部分確定了多回路參數(shù)后，可以采用龍格庫塔法對式（10）進行求解，并確定定、轉(zhuǎn)子各電流的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)值。本文對12 kW 凸極同步發(fā)電機定子繞組內(nèi)部故障通過Matlab數(shù)學(xué)仿真軟件進行了仿真計算與檢測，主要研究了同一支路內(nèi)的匝間短路，采用圖2中C 相某一支路匝間進行短路實驗。按照多回路模型編制的分析計算程序?qū)ν箻O同步發(fā)電機正常運行和同一支路內(nèi)的匝間短路故障情況分別進行了仿真計算。無故障時，A相電路如圖3所示，A相電流信號頻譜如圖4所示，可見A相電流信號中只包含基波頻率信號；短路時A相電流iA 的暫態(tài)仿真波形如圖5所示，其信號頻譜如圖6所示，其頻譜包含基波、3次諧波和5次諧波。

（2）Duffing系統(tǒng)檢測電機故障電流

由于凸極同步發(fā)電機定子繞組內(nèi)部故障時，定子電流除基波外，還有3，5奇次諧波，可以作為凸極同步發(fā)電機產(chǎn)生內(nèi)部故障的特征，這樣如果能檢測到相應(yīng)的諧波出現(xiàn)就能判斷電機故障的存在。由于可以靈敏地檢測單頻正弦信號，所以本文采用Duffing 系統(tǒng)作為檢測器檢測故障諧波信號。

Duffing系統(tǒng)[10?11]是在外部周期驅(qū)動力作用下產(chǎn)生混沌，當(dāng)檢測較高頻率諧波信號時，其動力方程式如下：

狀區(qū)域就是系統(tǒng)的混沌帶，通常通過Duffing系統(tǒng)由混沌狀態(tài)到大周期狀態(tài)的轉(zhuǎn)換來判斷諧波信號的存在與否。

本文仿真對凸極同步發(fā)電機的基波頻率取為10 Hz，則當(dāng)出現(xiàn)匝間故障時，相電流出現(xiàn)3，5 次諧波頻率為300 Hz和500 Hz。采用動力方程式（17）構(gòu)造Duffing檢測系統(tǒng)檢測3，5 次諧波故障信號。圖7，圖8 是無故障時，Duffing 系統(tǒng)對3，5 次電流諧波檢測結(jié)果。圖9，圖10 是有故障時，Duffing 系統(tǒng)對3，5 次電流諧波檢測結(jié)果。從檢測結(jié)果看，當(dāng)無故障時，相電流中不包含3，5 次諧波，Duffing 系統(tǒng)狀態(tài)保持混沌不變；當(dāng)有匝間故障時，想電流中包含3，5次諧波，Duffing系統(tǒng)狀態(tài)是大尺度周期的，說明故障電流中含有3，5次電流。

4 結(jié)語

本文首先闡述了運用“多回路分析法”列寫凸極同步發(fā)電機電壓方程和確定電路參數(shù)的過程，并通過數(shù)值求解的方法得到了電機的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)運行行為，然后采用Duffing系統(tǒng)檢測方法檢測出了凸極同步發(fā)電機出現(xiàn)故障時的諧波相電流，該方法是Duffing 系統(tǒng)弱信號檢測方法的在電機故障檢測方面的新運用。

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諧波電流范文第4篇

關(guān)鍵詞：高壓直流；交流濾波器；過負荷

中圖分類號：U223 文獻標(biāo)識碼：A

0引言

高壓直流輸電系統(tǒng)采用電網(wǎng)換相實現(xiàn)交流―直流或直流―交流的變換，換流裝置交流側(cè)電壓與電流的波形為非標(biāo)準(zhǔn)正弦波，換流器由于換相產(chǎn)生的諧波電流或諧波電壓流入交流系統(tǒng)后，將使系統(tǒng)電壓波形發(fā)生畸變，造成不良影響和危害。[1―4]為濾除直流系統(tǒng)的諧波電壓和電流以避免對交、直流輸電系統(tǒng)造成的危害，同時補償直流系統(tǒng)消耗的無功功率，通常需要采取措施進行無功補償及濾波。目前在高壓直流輸電工程中進行無功補償和諧波抑制較常用的方法是采用無源濾波裝置――交流濾波器，為確保交流濾波器的安全可靠運行，每組交流濾波器均配置冗余保護設(shè)備，其中電抗器過負荷保護是交流濾波器的重要保護之一，用以確保運行中交流濾波器電抗器發(fā)生損壞后，保護裝置能夠及時檢測到故障并切除故障濾波器，保護系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

1換流站交流濾波器配置

換流站配置的交流濾波器有濾除換流器產(chǎn)生的諧波電流和向換流器提供無功兩個任務(wù)。換流站配置的交流濾波器型號一般有：HP11/13型，HP24/36型，HP3型和SC型。各型號濾波器的結(jié)構(gòu)、各個元件的參數(shù)不同，以達到濾除不同次數(shù)諧波的目的。

交流濾波器的基本原理是：通過電抗器、電容器和電阻器的組合，使某次諧波流經(jīng)它時所呈現(xiàn)的阻抗很小，從而將諧波電流導(dǎo)出系統(tǒng)，達到濾除諧波的功能；同時電流流經(jīng)電容器、電抗器時能夠產(chǎn)生一定的無功功率，從而達到提供無功的功能。本文以HP24/36型交流濾波器為例對其工作原理進行介紹。HP24/36交流濾波器的原理圖如圖1所示：

圖1：HP24/36交流濾波器的原理圖

該濾波器為雙調(diào)諧濾波器，有兩個諧振頻率，可以同時吸收兩個鄰近頻率的諧波，回路對24、36次諧波呈現(xiàn)低阻抗特性，使24、36次諧波電流能流入大地；對基波呈現(xiàn)電容特性，用于提供無功補償。與兩個單調(diào)諧濾波器相比，它只有一個公共電感器L1承受全部沖擊電壓，并聯(lián)電路中的電容器C2容量較小，基本上只通過諧波容量，電容C1對24、36次諧波起調(diào)諧作用，對基波起補償無功作用。

2交流濾波器電抗諧波過負荷保護

在交流濾波器中，電抗器是一個非常重要的電氣元件，它與電容器、電阻器共同組成濾波回路，濾除諧波電流。調(diào)諧電抗器的作用是限制濾波器在投切過程中產(chǎn)生的沖擊電流。在交流濾波器保護中配置了電抗過負荷保護用于保護電抗器，保護裝置內(nèi)部將流過交流濾波器中的電抗器的電流根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的發(fā)熱頻率效應(yīng)系數(shù)轉(zhuǎn)換成為等效的工頻熱效應(yīng)電流。保護取量圖如圖 2所示

圖2：電抗器過負荷（過流）保護取量圖

本保護電流為50次以內(nèi)的總電流有效值：

保護通過各元件的功率損耗來計算與之相應(yīng)的等效溫度，從而確定各元件上的熱應(yīng)力。如果超過各元件的熱額定值，保護動作，跳交流斷路器，保護各元件免受熱損壞。

電抗器的功率計算：

其中R隨頻率變化，隨著頻率的增長，電抗器的阻值存在集膚效應(yīng)，由于保護裝置采樣頻率和運算能力的限制，目前還無法精確計算出電抗器的功率損耗，但可以用近似的方法推算出這個值。

計算電抗器總的功率消耗公式為：

其中K為總的發(fā)熱系數(shù)，為流經(jīng)電抗器的總電流有效值。

定時限過負荷保護的動作方程及電抗器諧波過流保護基本原理：

其中為定值，K為發(fā)熱系數(shù)，為電抗器的總電流有效值。電抗諧波過負荷邏輯如圖3所示。

圖3：電抗諧波過負荷保護邏輯框圖

3案例分析

3.1 案例介紹

2011年04月30日20時23分，某換流站3614濾波器保護A電抗器L2過負荷保護動作，跳開3614開關(guān)，3614濾波器保護B未動作。監(jiān)控后臺OWS告警信息事件記錄如表1所示：

表1：OWS告警信息事件記錄

序號時間 事件記錄

120:23:25:090 第一大組第四交組交流濾波器保護屏

AFP14A保護動作

220:23:25:828 第一大組第交流濾波器保護屏PBP1A

失靈動作

320:23:25:856WA-Z14-Q1/3614開關(guān)鎖定

420:23:25:870WA-Z14-Q1/3614開關(guān)跳閘出口

520:23:25:871WA-Z14-Q1/3614開關(guān)合位消失

620:23:25:881WA-Z14-Q1/3614開關(guān)分位產(chǎn)生

現(xiàn)場檢查3614交流濾波器保護屏A SDR-101A保護裝置電抗器L2過負荷保護動作，3614開關(guān)操作箱A相跳閘Ⅰ、B相跳閘Ⅰ、C相跳閘Ⅰ紅燈亮。如圖4所示。

圖4：3614開關(guān)Ⅰ線圈跳閘

3614交流濾波器保護屏A SDR-101A保護裝置采樣值，CPU1電抗器L2 Iarms值在0.09-0.58A之間波動，CPU2電抗器L2 Iarms（A相二次電流有效值）為56.274A，折算到一次電流為56274A，初步分析此值并非真實值，對裝置CT二次回路進行檢查，回路無異常，核對保護裝置定值無誤，表明保護裝置采樣環(huán)節(jié)存在異常。具體見表2、3。

表2：CPU2電抗L2采樣值

序號 名稱 量值

（A）

1電抗L2 Ia 0.000

2電抗L2 Ib 0.000

3電抗L2 Ic 0.000

4電抗L2 Iarms56.272

5電抗L2 Ibrms0.004

6電抗L2 Icrms0.004

表3：CPU1電抗L2采樣值

序號名稱量值

（A）

1電抗L2 Ia 0.000

2電抗L2 Ib 0.000

3電抗L2 Ic 0.000

4電抗L2 Iarms0.09-0.58

5電抗L2 Ibrms0.004

6電抗L2 Icrms0.004

現(xiàn)場重啟保護裝置，故障未消失。對3614交流濾波器保護屏A SDR-101A保護裝置模擬轉(zhuǎn)換插件進行更換，更換后調(diào)整了裝置零漂，并對所有CT支路電流量進行采樣測試，測試結(jié)果正常。查看3614交流濾波器保護屏A差動電流、電容器不平衡電流，結(jié)果正常，核對3614交流濾波器保護A保護裝置定值正確。經(jīng)觀察CPU1、CPU2采樣值正常，投入該交流濾波器后，觀察CPU1、CPU2測量值正常。

3.2 事故原因分析

3.2.1 3614交流濾波器保護原理及采樣原理

3614交流濾波器保護為雙重化配置，兩套保護均采用許繼日立公司SDR-101A微機交流濾波器保護裝置，保護配置及CT取量圖如圖5所示：

圖5：3614保護配置及CT取量圖

SDR-101A保護裝置硬件結(jié)構(gòu)如圖6所示：

圖6：SDR-101A保護裝置硬件框圖

SDR-101A保護裝置共有兩塊完全獨立、相同的CPU板卡，分別為CPU1 和CPU2，其中CPU1為動作CPU，CPU2為啟動CPU。保護裝置出口跳閘采用“啟動＋保護動作”的方式。由于保護采樣為每個周波48個采樣點，針對含有高次諧波的電氣量保護裝置無法通過軟件計算出有效值，只能通過專用的芯片計算出有效值。通過硬件框圖可以看出，模擬轉(zhuǎn)換插件至兩塊CPU插件為兩條獨立的通道，但是設(shè)計在同一個模擬轉(zhuǎn)換板內(nèi)，如圖7所示，左側(cè)通道為動作CPU1采集通道，右側(cè)通道為啟動CPU2采集通道。

圖7:模擬轉(zhuǎn)換插件

3.2.2 3614交流濾波器保護A動作分析

查看保護動作報告，動作元件為電抗器L2諧波過負荷3段動作，動作相為A相，動作電流有效值為0.513A。3614交流濾波器電抗器L2諧波過負荷動作策略[5]如表1所示。

表4 ：HP24/36濾波器不平衡保護動作策略表

序號故障級別動作后果電流定值延時定值

（mA） （s）

1 過負荷1段報警 0.41520

2 過負荷2段延時跳閘 0.421540

3 過負荷3段立即跳閘 0.44525

分析故障錄波器錄波圖，發(fā)現(xiàn)保護動作前電抗器L2支路電流及其它各支路電流波形均正常，無故障分量。故障錄波圖如圖8所示：

圖8：故障錄波圖

根據(jù)錄波圖和保護動作情況分析，一次設(shè)備無異常，3614交流濾波器保護A測量故障是導(dǎo)致保護動作跳閘的原因。保護裝置CPU1電抗器L2 Iarms為0.099A，而CPU2電抗器L2 Iarms為56.274A。保護裝置CPU1/CPU2電抗器L2 電流有效值是根據(jù)電抗器L2支路CT采樣值計算均方根而得，此時3614交流濾波器已停運，已無電流流過此CT。根據(jù)此現(xiàn)象分析3614交流濾波器保護A模擬量采樣存在異常。

為確定采樣環(huán)節(jié)中具體的故障點，對裝置進行以下檢查處理：

1）對保護裝置的L2電抗器CT回路進行注流試驗，檢查保護裝置人機界面上顯示的采樣值和計算值。

2）重啟保護裝置，檢查異常未消失，證明3614交流濾波器保護A裝置的模擬轉(zhuǎn)化插件可能故障，現(xiàn)場更換了新的模擬轉(zhuǎn)換插件。

3）更換模擬轉(zhuǎn)換插件后異常消失，證明故障點在模擬轉(zhuǎn)換插件上，再將舊模擬轉(zhuǎn)換插件重新更換回去，異常再次出現(xiàn)，確定為模擬轉(zhuǎn)換插件故障導(dǎo)致測量異常。

4）現(xiàn)場更換模擬轉(zhuǎn)換插件后，對各通道的零漂進行調(diào)整和1A運行環(huán)境下的系數(shù)進行調(diào)整后故障消除。

4結(jié)論及建議

通過上述檢查處理過程可得到以下結(jié)論：此次保護動作為3614交流濾波器保護A模擬轉(zhuǎn)換插件上L2電抗器A相電流采集、計算雙通道異常導(dǎo)致。針對該異常提出以下建議：

1）建議改進裝置，將保護啟動元件和動作元件完全隔離，目前兩個元件的模擬轉(zhuǎn)換設(shè)備設(shè)計在同一塊板卡上，存在單板卡故障導(dǎo)致保護誤出口隱患，改良后將防止裝置誤動作，保障交流濾波器的穩(wěn)定運行。

2）運維單位定期對保護裝置的采樣值進行分析，制定相應(yīng)反措，及時發(fā)現(xiàn)異常采樣值。

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諧波電流范文第5篇

首先再解釋下ROBOTS協(xié)議，所謂ROBOTS協(xié)議就是可以讓站長通過設(shè)置，讓網(wǎng)站的內(nèi)容不出現(xiàn)在搜索引擎中，而這君子協(xié)議也只是一種公約，并不構(gòu)成任何法律效力，那么現(xiàn)在我們假設(shè)ROBOTS協(xié)議失效，那些關(guān)于ROBOTS的歷史會走向怎樣的另一種可能。

歷史事件一，F(xiàn)acebook屏蔽谷歌搜索

FACEBOOK中的內(nèi)容，只要谷歌想抓取，放到搜索引擎上，從技術(shù)角度來說是沒有丁點難度的。但是直到今天谷歌都沒有抓取FACEBOOK中的海量用戶內(nèi)容，而這些海量的內(nèi)容對谷歌來講是巨大的損失。

那么假如沒有robots協(xié)議，谷歌便可以隨意抓取，而facebook根本無力抵抗，其用戶生產(chǎn)的UGC內(nèi)容就會肆意的出現(xiàn)在谷歌的搜索結(jié)果中，而facebook依靠用戶UGC生成出的內(nèi)容護城河也將功虧一簣，用戶要想搜索好友不通過facebook搜索而是繞過facebook直接從谷歌所搜就可以，這對facebook來說就無法構(gòu)成閉環(huán)，必將損失慘重。

歷史事件二，默多克旗下新聞屏蔽谷歌搜索

從傳統(tǒng)媒體起家的默多克，對于搜索引擎的態(tài)度相當(dāng)不友善，默多克曾將雅虎谷歌等搜索引擎都說成是”網(wǎng)絡(luò)寄生蟲“。

當(dāng)然，谷歌的回應(yīng)很簡單，如果不想讓貴站的內(nèi)容出現(xiàn)在搜索結(jié)果中，請使用robots協(xié)議禁止我們抓取即可。

隨后默多克在09年開始展開計劃，對谷歌等搜索引擎展開行動，對旗下多家新聞網(wǎng)站屏蔽搜索爬蟲。谷歌便不再抓取。那么現(xiàn)在我們假設(shè)沒有robots協(xié)議的話，谷歌就會肆無忌憚的繼續(xù)抓取新聞網(wǎng)站的內(nèi)容，很可能就成為了真正的“寄生蟲”，并且還會與默多克集團的官司不斷。

好在谷歌遵守了，直接堵住了默多克的嘴，而隨后默多克也無話可說。

歷史事件三，淘寶屏蔽百度搜索

2008年百度有啊C2C平臺上線，利用搜索優(yōu)勢打算與阿里正面競爭。淘寶采取對抗措施，屏蔽百度抓取淘寶內(nèi)容，而百度也無可奈何，只能望內(nèi)容興嘆。

如果沒有robots協(xié)議的話，那么淘寶就沒有辦法屏蔽百度，百度就可以依然肆無忌憚的抓取淘寶的海量內(nèi)容，讓阿里的計劃全盤落空，啞巴吃黃連。

而好在百度遵守規(guī)則，通過遵守規(guī)則與阿里競爭，哪怕最后百度有啊以失敗告終，也沒越過雷池一步。

歷史事件四，京東屏蔽一淘

京東與阿里想來水火不容，京東屏蔽支付寶，屏蔽新浪微博登錄，而屏蔽阿里系的一淘搜索自然也在情理之中，是一種正常的商業(yè)競爭行為。而一淘失去京東的商品搜索結(jié)果，對自身損失也可謂極大。

好的，那么假如現(xiàn)在沒有ROBOTS協(xié)議，阿里也同樣可以毫無壓力的抓取京東的內(nèi)容，充實自己的一淘搜索結(jié)果，京東也只能隔空罵阿里流氓并且束手無策。

當(dāng)然，好在大家都是按照規(guī)矩競爭，阿里的一淘就算做的再差也沒有去抓取京東的內(nèi)容。

歷史事件五，優(yōu)酷同時屏蔽百度與谷歌搜索

08年末由于優(yōu)酷面臨寬帶運營的成本壓力，所以在段時間內(nèi)屏蔽了搜索引擎以減輕自己的服務(wù)器壓力。

而如果當(dāng)時沒有ROBOTS協(xié)議的話，那么所搜索引擎的抓取將使優(yōu)酷面臨更巨大的成本壓力，難以過冬，甚至很有可能命懸一線。

而ROBOTS協(xié)議，給了優(yōu)酷喘息的機會。

歷史事件六，QQ空間

QQ空間自從誕生以來就只對旗下的搜搜開放，而對百度和谷歌等一直是屏蔽措施，我們無法在百度和谷歌上搜索到QQ空間的大量內(nèi)容。直到2012年，QQ空間才終于將內(nèi)容向其他搜索引擎開放。

如果沒有ROBOTS協(xié)議的話，那么從QQ空間誕生之初就是百度谷歌等搜索引擎的囊中之物了，騰訊運營的再好，內(nèi)容也會被別人家拿去，而騰訊也無法對旗下的搜搜進行保護。