整流装置对电网干扰的抑制措施

直流用电量占据总发电量的相当比重，整流装置交流侧谐波会引起电网的严重污染。交流谐波的危害性很大，主要有：(1)对邻近弱电系统和并联运行的晶闸管装置产生干扰；(2)使发电机的容许负荷降低；(3)使变压器的噪声增高、功率损失增大；(4)使接入交流系统的电容器过载；(5)引起电器的附加发热；(6)在三相四线电路中谐波可使中性线过载；(7)使感应电动机转速发生周期性变动，并使其功率损失(铁损、铜损)增加；(8)使互感器的精确度降级；(9)影响电子计算机的工作。
为了减少谐波，目前常用的措施是增加整流站等效相数、安装滤波装置、增加电源短路容量。近年来研究成功的新措施是磁通补偿法、谐波注入法、谐波回送法、安装有源滤波器等方法。
1　增加整流站等效相数
　　在大容量整流站的情况下，增加整流站等效相数，是减少谐波含量的有效方法。等效多相制的原理是用人为的方法使所有整流器的同名相电压之间发生相位移，以减少谐波分量。这样，各同名相电压形成N个相量组成的系统(N——整流器组的数目)，它们彼此之间的相位移为360°/PN(P——脉波数)，而所有整流器组的全部电压形成PN个相量组成的对称多相系统，它们彼此之间的相位移也是360°/PN和PN相整流时二次电压间的相位移相等。因此，在等效PN相制的情况下，一次电流及整流电压的波形与PN相整流电路相同，其所含谐波分量大大减少。
　　例如，当两台六脉波整流器的相电压之间的相位移为30°时，则整流站一次电流与整流电压的波形将和十二脉波整流电路一样，也就是它们形成了等效十二相制。
等效多相制的实现，可采用下列各种方法：
　　(1)在主变压器之前接一移相变压器。在此种情况下，加于主变压器的电压等于电网电压与移相变压器二次电压之相量和。加于主变压器的合成电压的相移角决定于移相变压器二次电压与电网电压间的相互关系。移相变压器的功率与其输出电压成正比。
　　(2)如果主变压器之前接有调整自耦变压器，则可将后者的励磁线圈接成曲折形，使主变压器一次电压的相位移动所需的角度，这样就可以达到移相变压器同样的效果。
　　(3)将整流站内一部分主变压器一次线圈接成三角形，而将另一部分主变压器的一次线圈接成三相星形(或一台主变压器具有两只二次线圈，一只接成三角形，而另一只接成三相星形)，使这两类主变压器的一次电流间(或两只二次线圈间)的相移角为30°，这样就可以使整流站的供电线路形成等效多相制。这个方法可以单独应用，也可以和上述方法联合应用。
　　(4)将主变压器的二次线圈接成曲折形，使二次相电压的相位有的向前移动，有的向后移动，形成等效多相制。
　　在等效多相制的情况下，若各台整流器的负荷不相等，则高次谐波的补偿程度比理论上的差，也就是交流侧的谐波含量较大。
　　在等效多相制的情况下，并联运行的整流器组之间将有平衡电流通过，这是因为这些整流器组的整流电压曲线并不重合，它们的脉振在时间上是不一致的。平衡电流的频率等于这些脉振的频率，当它与整流臂工作电流叠加在一起时，可使整流臂的负担加强，并会产生额外的功率损失，所以必须设法限制它。最有效的办法是采用平衡电抗器或阴极电抗器。但当使用大容量三线圈整流变压器(二次为△、Y双绕组)时，只要△与Y绕组间的漏抗设计得足够大，就可省去平衡电抗器，效果同样能达到。
2　安装滤波装置
　　通常一套滤波装置包括3～6只滤波器，其中主要是几只奇次单调谐固定式滤波器，有时还有一只高通滤波器。
　　奇次单调谐固定式滤波器的滤波对象是幅值较大的如5、7、11、13等奇次谐波中的某次谐波。一般系统中即使出现少量的偶次谐波电流，奇次滤波器也对其有滤波作用，单调谐滤波器为C—L—R串联电路，它调谐于某一特定谐波。
　　高通滤波器可同时滤除幅值较小的几个高次谐波(例如17、19、23、25、……次)，在构成形式上，将C—L—R电路的串联阻尼电阻改为与L跨接的旁路电阻即可。
并联滤波器的基本设计方法有两种。
2.1　单调谐滤波器
　　如图1所示，滤波器常数电感Lfn、电容Cfn与谐波次数n有下列关系
　　n2ω12Lfn.Cfn=1　　　 (1)
　　式中　Lfn——电感；
　　Cfn——电容；
　　ω1——系统的额定角频率。
　　串联电阻Rfn一般都用下式的Qn表示
　　Qn=nω1Lfn/Rfn　　 　(2)
　　式中　Qn——品质因数。
　　滤波器完全谐振时的滤波残留阻抗等于Rfn，这时Rfn越小，也即Qn越大，滤波效果就越好。但是实际上，由于系统频率的波动、电容与电感的温度、电压特性以及它们的最小调整范围的影响，往往引起谐振偏移，因而滤波效果也就降低了。这里，我们考虑包含这些因数的等值频率波动率δ，如下式所示
　　式中　δ——等值频率波动率；
　　Δf——系统频率波动范围；
　　f1——基波频率；
　　ΔCf,ΔLf——电容和电感的偏差部分。
　　一般，因为Δf/f1为±(0.2～1)％，ΔCf/Cfn为1％，ΔLf/Lfn为1％，所以δ很小

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