第一篇：諧波治理方法

諧波治理方法

1、諧波治理原則。

通過分析，對通信、信號設(shè)備造成干擾的諧波主要來自牽引負荷，而鐵路10kv電力供電設(shè)計多采用27.5/10kv供電方式，選擇諧波干擾小的電源作為主供電源會降低安全風(fēng)險。但當(dāng)?shù)胤诫娏ο到y(tǒng)檢修時，或地方電源因居民用電導(dǎo)致諧波上升時，仍會干擾信號、通信供電電源的質(zhì)量，所以改變設(shè)計方法，并不能解決此問題。從供電的電源集中整治，然后供給相應(yīng)的負荷，也不經(jīng)濟，固需要解決的容量太大，且即便是集中解決，從供電的角度講，電源也并非單獨供給通信、信號，目前的生產(chǎn)、生活設(shè)備大量采用了變頻設(shè)備，如地?zé)峋煤戕D(zhuǎn)矩變頻供電裝置，變頻空調(diào)，電磁爐，炊事機械等等，也會產(chǎn)生大量的諧波，進而干擾通信、信號電源的質(zhì)量，所以，大的方案就是通信信號根據(jù)設(shè)備的重要程度和對諧波要求的高低，來選擇小容量的諧波治理設(shè)備，才能達到既經(jīng)濟又安全的效果。各車站的通信、信號設(shè)備，其總功率一般不超過40kvA，治理相對容易。

2、諧波治理方法。

采用交—直—交系統(tǒng)進行隔離，此方法在國外早有使用，我也曾在朔黃線三汲、段莊兩個分區(qū)所進行試驗。采用進口交—直—交，通過改變蓄電池的容量，還可滿足因利用下雨導(dǎo)致10kv電源線供電中斷而引起的行車干擾。如2013年8月4日，朔黃線肅北至太師莊間大面積樹木倒伏，導(dǎo)致貫通、自閉全部中斷，影響行車近2小時，如果采用交—直—交逆變電源，在電池容量允許的情況下，就不會影響通信、信號的供電，不僅解決了諧波問題，還解決了供電中斷對行車的影響，是一個一舉雙得的好事。

3、諧波治理措施。

3.1采用無源濾波器濾波。日常采用的濾波治理方法，其中一種方法就是采用無源濾波裝置，即所謂LC濾波器，主要由濾波電容器、電抗器和電阻器組成。其與諧波源關(guān)聯(lián)，除了起濾波作用外，還兼顧無功補償?shù)男枰＿@種濾波器最早出現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡單，投資少的特點，運行可靠性高，所以運行費用較低，應(yīng)用較為廣泛。但也存在一些問題，如當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生變化或濾波器本身參數(shù)變化時，濾波器可能產(chǎn)生諧波放大，而且這種濾波器對電壓波動負序等不能綜合治理。如電氣化鐵路在使用直流車作為牽引動力源時，其特征諧波主要為3、5、7次諧波。而采用交流機車后，諧波含量以17、19、21次為主，導(dǎo)致許多設(shè)備發(fā)生故障，如果交流車上線后，原SS4G型車的高通濾波器經(jīng)常損壞，原先的通信、信號對諧波感覺不明顯，而交流車上線后，通信、信號設(shè)備感覺明顯，這與特征濾波的變化有關(guān)，所以通信、信號設(shè)備電源加裝特征諧波濾波器也能收到良好的效果。

3.2 采用有源濾波器濾波。

隨著大功率電力電子器件技術(shù)的突破與發(fā)展，ABB公司推出了采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)構(gòu)成的有源諧波濾波器。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行很好的補償，且補償特性不會改變，阻抗特性不會受到影響，因而受到了廣泛的重視，并且已獲得應(yīng)用。

3.3 采用交—直—交逆變電源。

4、結(jié)束語。

諧波在今后的社會發(fā)展中，諧波含量只會越來越多。為了節(jié)能的要求，家用電氣設(shè)備，如節(jié)能燈、電磁爐、變頻洗衣機、空調(diào)、電視及微波爐等，都采用工業(yè)的大型換流設(shè)備。集中治理已不太可能，除非將來傳統(tǒng)的發(fā)電、輸電、用電設(shè)備，全部改為直流電輸電方式，在用戶處變?yōu)榭捎玫牟煌襟E的交流電，否則諧波將不可避免。諧波的治理要本著區(qū)別對待，減少用戶的投入，使用戶獲得最大收益為原則。對于諧波的治理不能遵循一成不變的原則，而一定要濾波。如何把諧波的污染降到最低程度，又不要太花錢，是值得同行們一起探討和研究的問題。

第二篇：供電系統(tǒng)諧波治理技術(shù)講座供電系統(tǒng)諧波治理技術(shù)講座

供電系統(tǒng)諧波治理技術(shù)講座

無源電力濾波器的設(shè)計與調(diào)試

華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院

一、無源LC濾波器根本原理和結(jié)構(gòu)

LC濾波器仍是應(yīng)用最多、最廣的濾波器。

1、常用的兩種濾波器：調(diào)諧濾波器和高通濾波器。

2、濾波器設(shè)計要求

1〕使注入系統(tǒng)的諧波減小到國標(biāo)允許的水平；

2〕進行基波無功補償，供應(yīng)負荷所需的無功功率。

3、單調(diào)諧濾波器

由圖主電路可求：

調(diào)諧頻率：

調(diào)諧次數(shù)：

在諧振點：∣z∣＝R

特征阻抗：

品質(zhì)因數(shù)：

q為設(shè)計濾波器的重要參數(shù)，典型值q=30～60。

4、高通濾波器

用于吸收某一次數(shù)及其以上的各次諧波。如下圖。

復(fù)數(shù)阻抗：

截止頻率：

結(jié)構(gòu)參數(shù)：，一般取m=0.5~2；

q=0.7

~

1.4

依據(jù)以上三式可設(shè)計高通濾波器的參數(shù)。

二、濾波器設(shè)計內(nèi)容和計算公式

1、濾波器參數(shù)選擇原那么

原那么：最小投資；母線

THDU

和進入系統(tǒng)的諧波電流最??；滿足無功補償?shù)囊?；保證平安、可靠運行。

參數(shù)設(shè)計、選擇前必須掌握的資料：

1〕系統(tǒng)主接線和系統(tǒng)設(shè)備〔變壓器、電纜等〕資料；

2〕系統(tǒng)和負荷的性質(zhì)、大小、阻抗特性等；

3〕諧波源特性〔諧波次數(shù)、含量、波動性能等〕；

4〕無功補償要求；要到達的濾波指標(biāo)；

5〕濾波器主設(shè)備參數(shù)誤差、過載能力、溫度等要求。

以上資料是濾波器參數(shù)選擇、設(shè)計必要條件。

案例設(shè)計問題：沒有系統(tǒng)最終規(guī)模的諧波資料……

2、濾波器結(jié)構(gòu)及接線方式選擇

由一組或數(shù)組單調(diào)諧濾波器組成，有時再加一組高通濾波器。工程接線可靈活多樣，但推薦采用電抗器接電容低壓側(cè)的星形接線，主要優(yōu)點是：

1〕任一電容擊穿短路電流??；

2〕設(shè)備承受的僅為相電壓；

3〕便于分相調(diào)諧。

高通濾波器多采用二階減幅型結(jié)構(gòu)〔基波損耗小，頻率特性好，結(jié)構(gòu)簡單〕。經(jīng)濟原因高通濾波器多用于高壓。

1、濾波器參數(shù)選擇原那么

原那么：最小投資；母線

THDU

和進入系統(tǒng)的諧波電流最??；滿足無功補償?shù)囊螅槐ＷC平安、可靠運行。

參數(shù)設(shè)計、選擇前必須掌握的資料：

1〕系統(tǒng)主接線和系統(tǒng)設(shè)備〔變壓器、電纜等〕資料；

2〕系統(tǒng)和負荷的性質(zhì)、大小、阻抗特性等；

3〕諧波源特性〔諧波次數(shù)、含量、波動性能等〕；

4〕無功補償要求；要到達的濾波指標(biāo)；

5〕濾波器主設(shè)備參數(shù)誤差、過載能力、溫度等要求

以上資料是濾波器參數(shù)選擇、設(shè)計必要條件。

本案例1段母線濾波器接線〔圖紙拷貝〕……。

3、濾波器設(shè)計參數(shù)的分析處理

參數(shù)設(shè)計必須應(yīng)依據(jù)實測值或絕對可靠的諧波計算值，但根據(jù)具體情況可作一些近似處理：

1〕母線短路容量較小或換算得到的系統(tǒng)電抗〔包括變壓器〕XS較大時，可忽略系統(tǒng)等值電阻RS；

2〕系統(tǒng)原有諧波水平應(yīng)通過實測得到，在濾波器參數(shù)設(shè)計時，新老諧波電流源應(yīng)一起考慮；

3〕L、C制造、測量存在誤差，以及f、T變化可能造成濾波器失諧，誤差分析是參數(shù)設(shè)計必須考慮的問題；

4〕參數(shù)設(shè)計涉及技術(shù)指標(biāo)、平安指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)，往往需經(jīng)多個方案比擬后才能確定。

4、濾波器方案與參數(shù)的分析計算

1〕確定濾波器方案

確定用幾組單調(diào)諧濾波器，選高通濾波器截止頻率，以及用什么方式滿足無功補償?shù)囊蟆?/p>

例如：三相全波整流型諧波源，可設(shè)5、7、11次單調(diào)諧濾波器，高通濾波器截止頻率選12次。無功補償要求沉著量需求平衡角度，通過計算綜合確定。

2〕濾波器根本參數(shù)的分析

電容器根本參數(shù)：額定電壓UCN、額定容量QCN、基波容抗XC，而XC=3

U2CN/

QCN〔這里QCN

是三相值〕。

為保證電容器平安運行，電壓應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)。

3〕濾波器參數(shù)的初步計算〔按正常條件〕

設(shè)h次諧波電壓含有率為HRUh，通過推導(dǎo)可得到：

其中，q

為濾波器的最正確品質(zhì)因數(shù)。以上是從保證電容器電壓要求初步選擇的參數(shù)。但為保證電容器的平安運行還應(yīng)滿足過電流和容量平衡的要求，公式如下：

4〕濾波器參數(shù)的初步計算

串聯(lián)電抗器參數(shù)

以上為單調(diào)諧濾波器參數(shù)的初步選擇。

5〕濾波器參數(shù)的最后確定

濾波器最終參數(shù)需通過大量、屢次頻率特性仿真計算結(jié)果確定；并根據(jù)要求指標(biāo)進行校驗。

為保證平安運行，還要選斷路器、避雷器、保護等。

自動調(diào)諧濾波器〔改變電感

L〕能提高濾波效果。但由于技術(shù)經(jīng)濟的原因，目前應(yīng)用不普遍。

5、濾波器參數(shù)指標(biāo)的校驗

1〕電壓平衡

：校驗支路濾波電容器的額定電壓

2〕電流平衡：校驗濾波電容器的過電流水平，IEC為1.45倍。

3〕容量平衡：QCN=

QC1〔基波容量〕+ΣQ

h

(諧波容量)；

對濾波支路僅考慮I1

和Ih

通過時，近似有：

6、其它分析、計算工作

1〕濾波支路等值頻偏〔總失諧度〕的計算

2〕濾波支路品質(zhì)因數(shù)q值的計算

其中，δs為濾波器接點看進去的系統(tǒng)等值阻抗角。

3〕濾波器性能和二次保護等分析計算

濾波器設(shè)計的技術(shù)性很強，需有專門的程序。除參數(shù)計算外，要能對濾波器的諧波阻抗、綜合阻抗、諧波放大、局部諧振〔串、并聯(lián)〕等濾波性能進行分析。

三、案例濾波器設(shè)計方法介紹

1、案例簡介

2、諧波數(shù)據(jù)合成中頻爐屬交－直－交供電，換流脈動數(shù)為6，特征諧波值為6K±1次諧波。非對稱觸發(fā)等原因，存在非特征諧波。

福建中試測試：線2、線4和中頻爐饋線；各諧波電壓畸變率全部超標(biāo)，5、11、13及以上諧波電流超標(biāo)。

非在電網(wǎng)最小方式、鋼廠非滿負荷下的測試，測試結(jié)果偏?。患敖窈?臺爐投運超標(biāo)肯定更大。

設(shè)計問題：沒有單臺電爐諧波測試數(shù)據(jù)，沒有新供電方案下負荷同時運行測試數(shù)據(jù)，需根據(jù)經(jīng)驗及現(xiàn)有供電方案諧波測試數(shù)據(jù)進行分析獲取設(shè)計數(shù)據(jù)。

按電爐變80％負荷率合成各母線諧波電流……。

3、基波無功容量計算

按母線電爐全部運行功率因數(shù)大于0.9，單爐運行功率因數(shù)應(yīng)小于1，治理前平均功率因數(shù)取0.85條件，通過程序計算各段母線的三相基波補償容量：

10KV

I段：Q=3.8MVAR

10KV

II段：Q=2.65MVAR

605頻爐線：

Q=1.9MVAR4、考核標(biāo)準計算和濾波器配置選擇

根據(jù)各母線的短路容量，計算各段母線電爐運行過程中的諧波考核標(biāo)準；以及比照合成的諧波電流水平，選擇、配置各段母線的濾波器。

總電壓畸變率國標(biāo)規(guī)定的限值

各級電網(wǎng)諧波電壓限值〔%〕

電壓〔KV〕

THD

奇次

偶次

0.38

5..4.0

2.0

6.10.4

3.2

1.6

35.66

2.4

1.2

1.6

0.0

允許注入電網(wǎng)的各次諧波電流國標(biāo)規(guī)定限值〔局部〕

短路容量不同時的換算公式：

根據(jù)短路容量換算案例的各母線諧波電流允許值。

標(biāo)稱電壓〔KV〕

基準短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

0.260

020.0

013.0

020.0

008.5

015.0

006.4

006.8

005.1

009.3

〔I〕010.0

116.0

025.0

016.5

012.5

016.9

008.2

013.3

006.1

006.5

004.9

008.7

(II)010.0

116.0

019.1

010.1

009.5

010.8

006.2

009.0

004.7

005.0

003.7

006.5

(605)010.0

080.0

011.1

005.1

005.6

005.6

003.6

004.9

002.7

002.9

002.2

003.7

標(biāo)稱電壓〔KV〕

基準短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

004.3

007.9

003.7

004.1

003.2

006.0

002.8

005.4

002.6

002.9

〔I〕010.0

116.0

004.1

007.5

003.6

003.9

003.1

005.8

002.7

005.2

002.5

002.8

(II)010.0

116.0

003.2

005.7

002.7

003.0

002.3

004.4

002.1

004.0

001.9

002.1

(605)010.0

080.0

001.8

003.3

001.6

001.8

001.4

002.6

001.2

002.3

001.1

001.2

標(biāo)稱電壓〔KV〕

基準短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

002.3

.004.5

.004.5

002.1

004.1

〔I〕010.0

116.0

002.2

004.3

004.3

002.0

003.9

(II)010.0

116.0

001.7

003.3

003.3

001.5

003.0

(605)010.0

080.0

001.0

001.9

001.9

000.9

001.8

與合成的案例諧波比擬：各母線諧波電流均超標(biāo)，由于裝置的非同時觸發(fā)，存在非特征諧波超標(biāo)的現(xiàn)象。因此只能對主要的頻譜進行設(shè)置濾波器；由于電爐運行方式大幅度變化，特別是10KV

I段負荷變化較大，受基波無功補償容量限制，參數(shù)設(shè)計存在難度及影響其濾波效果。

綜合考慮：各母線配置5、7、11、13次濾波器。

5、濾波器參數(shù)設(shè)計〔以10KV

I段為例〕

由于中頻爐諧波為連續(xù)頻譜諧波，以及基波補償電容器的限制，濾波器參數(shù)設(shè)計很難滿足要求，經(jīng)幾十次分析、比擬，確定的案例最終單相參數(shù)如下：

H5

H7

H11

H13

合計

電容器〔μF〕

27.51592

20.77733

22.98421

三相電容器安裝容量〔kvar〕

1830

1350

1860

1269

6309

三相基波輸出容量〔kvar〕

900

666

1108

726

3400

電抗器〔毫亨〕

14.74522

9.96178

2.39522

2.61115

考慮的問題：濾波效果，電壓、電流、容量是否能夠平衡，是否存在諧波放大，無功是否過補等，通過對參數(shù)進行屢次仿真，調(diào)整、比擬和評估設(shè)計效果，……。

1段母線補償電容器和濾波器同時運行仿真例如：

僅濾波器投入運行的仿真例如?！?。

四、設(shè)備定貨、施工和現(xiàn)場調(diào)試

1、擬合標(biāo)準指標(biāo)與產(chǎn)品定貨

按設(shè)計參數(shù)選配、擬合標(biāo)準規(guī)格電容器，考慮電抗器調(diào)節(jié)范圍，提出溫升、耐壓、損耗等指標(biāo)。

電容器要求+誤差，電抗器±5%可調(diào)，電容器質(zhì)量…。

注意濾波電容器，干式、油侵電容器等問題……。

2、工程施工需要注意的問題

LC濾波器屬工程，結(jié)合用戶現(xiàn)場條件、情況，設(shè)計單位應(yīng)提供完善的工程資料，安裝、施工要求；由于濾波器現(xiàn)場安裝，要求工程單位按設(shè)計施工、保證質(zhì)量；做詳細安裝檢查，保證連接正確，防止相序、設(shè)備接線錯誤

案例施工中的問題：連接、保護……

3、現(xiàn)場調(diào)試主要要求和方法

1〕要求：保證系統(tǒng)可靠運行，防止系統(tǒng)與濾波器諧振造成的諧波放大；投切過電壓限制在有效范圍內(nèi)；保證濾波本身平安運行，不會導(dǎo)致電容、電感、電阻等不發(fā)生穩(wěn)態(tài)過負荷，以及投、切時的過電壓、過電流不損壞本體設(shè)備。

其中，多數(shù)與設(shè)計有關(guān)……。

2〕步驟：測量各種工況諧波；計算系統(tǒng)和濾波器頻率特性，研究是否可能出現(xiàn)諧波放大，決定濾波器是正調(diào)偏還是負調(diào)偏；計算調(diào)整后的過電壓、過電流；分析、考慮配置的保護，避雷器對投切、斷路器重燃過電壓有重要作用；編寫濾波器投入方案，測量考核濾波效果。

案例調(diào)試中發(fā)生的問題：……。

3〕方法：

幅頻特性法：諧振時Z=R，濾波器電流最大；電阻上的電壓最大，濾波器總電壓最??；因此，通過觀測兩個電壓與預(yù)估的電壓比擬，可確定調(diào)諧回路的諧振。

缺點：誤差大，有計算誤差、試驗誤差和觀測誤差。

相頻特性法：把電阻電壓和濾波器總電壓分別送示波器兩個通道進行相角比擬，可確定濾波器是否諧振?？刹捎猛S或不同軸兩種方法。同軸法看到的是點重合或相反，因此誤差大；不同軸法通過橢圓變成直線確定諧振，因此觀察比擬容易，準確，工作量小。

放電振蕩法：過程如圖

放電時測量R上電壓，記錄波形；

測量周波時間，可計算諧振頻率。

缺點：每測一次都需充、放

電一次，過程復(fù)雜，也不夠準確。

因此，三種方法中，相頻特性法比擬實用，而且可用頻率計實際測量諧振頻率；改變信號發(fā)生器頻率，還可以測量濾波器的阻抗頻率特性。

實際工程一般采用-5%〔負偏〕調(diào)諧濾波器。

4、案例工程運行測試結(jié)果〔1段母線〕

投運前：

電壓〔V〕

電流〔A〕

功率因數(shù)

電壓總畸變率%

電流總畸變率%

9800

540

0.88

10.1

5.1

投運后：

電壓〔V〕

電流〔A〕

功率因數(shù)

電壓總畸變率%

電流總畸變率%

10200

560

0.99

1.5

4.2

投運后各次諧波電流的95%最大值

五、關(guān)于電弧爐諧波治理的簡介

1、電弧爐負荷特點和治理要求

1〕三相負荷電流嚴重不對稱，嚴重時負序可達正序的50%～60%，熔化期也占20%。需解決不平衡問題；

2〕含有2、3、4、5、7等次諧波，產(chǎn)生的諧波電流頻譜廣，含有偶次諧波，諧波治理要求高；

3〕電弧爐隨機運行在開路--短路--過載狀態(tài)，很大的功率沖擊，引起PCC母線電壓變動，存在電壓閃變問題。

4〕電爐變壓器和短網(wǎng)消耗大量無功，因此運行功率因數(shù)非常低，增大電網(wǎng)損耗、降低電壓水平。

小容量電弧爐可用

LC

無源濾波器，但對設(shè)計的要求比擬高，一般采用C型電力濾波器。

2、常用SVC形式和TCR補償原理

常用的SVC有晶閘管控制電抗器〔TCR〕、自飽和電抗器〔SR〕和晶閘管投切電容器〔TSC〕三種。

TCR原理、結(jié)構(gòu)，以及相關(guān)工程、技術(shù)問題如下：

3、TCR補償與LC濾波的原理區(qū)別

1〕電弧爐負荷三相不平衡、無功沖擊是根本原因，要求進行動態(tài)、分相補償，TCR是解決問題的必須手段。同時解決電弧爐負荷產(chǎn)生、存在的問題。

TCR為動態(tài)補償裝置，響應(yīng)時間在20ms內(nèi)。

2〕LC濾波器以治理諧波為主，兼顧補償系統(tǒng)無功。目前一般應(yīng)用場合，不具備動態(tài)補償功能。

電力機車諧波治理可采用投切方式〔非動態(tài)〕。

3〕采用那種類型的裝置，涉及到負荷性質(zhì)、濾波〔

或補償〕效果、可行性和工程投資等。

解決問題是類型選擇的原那么。TCR設(shè)計方法略。

第三篇：低壓系統(tǒng)諧波治理實例

低壓系統(tǒng)諧波治理實例

摘要：該文針對某電纜廠400V低壓無功補償柜的情況，通過對負荷分析、現(xiàn)場測量和理論推算，確定故障的諧波原因，然后采用了造價相對較低和易于實現(xiàn)的無源濾波器LC串聯(lián)濾波的方法，取得了一定的諧波治理效果。

關(guān)鍵詞：低壓；諧波；無源濾波器；LC串聯(lián)濾波

中圖分類號：TM712 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號： 1003-0867(2005)01-0006-02

隨著工業(yè)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，大量的直流設(shè)備、變頻調(diào)速設(shè)備及其它非線性負荷的廣泛應(yīng)用，愈來愈多的諧波電流被注入了電網(wǎng)。高次諧波的產(chǎn)生，增加了電能諧波損耗，降低了系統(tǒng)功率因數(shù)；對電力網(wǎng)有很大的危害，它不僅影響電網(wǎng)的質(zhì)量，而且還對電網(wǎng)的可靠性有很大的影響，嚴重時造成繼電保護誤動，燒毀微機保護線路板、數(shù)字電能表及其它微機裝置。本文主要就某電纜廠400V供電系統(tǒng)諧波治理實例，對LC交流濾波器合理的選擇進行理論計算和討論。故障現(xiàn)象

該電纜廠400V供電系統(tǒng)由兩臺歐式箱式變電站組成，每臺箱變的接線方案一致，但每臺箱變出線所帶負荷不一樣。

兩臺歐式箱式變電站投運不久，1號箱變就發(fā)生了無功補償柜中元器件損壞的情況。損壞的元器件主要是電容接觸器和熔斷器，燒毀最嚴重的是電容接觸器。當(dāng)時分析認為一種可能是電容接觸器的樁頭接線松動，接觸電阻增加，樁頭接線發(fā)熱起火燒壞電容接觸器，進而引起接觸器上側(cè)的熔斷器燒毀；另一種可能性是熔斷器對電容器投切瞬間產(chǎn)生的涌流未起到保護作用，致使接觸器燒毀，產(chǎn)生的火苗接著損壞了熔斷器。隨后對燒壞的元器件進行了更換，對所有的接線樁頭進行了檢查，無功補償柜整改后繼續(xù)投入運行。

整改后的無功補償柜使用不到一個月，再次出現(xiàn)了元器件損壞的情況。元器件損壞的位置、現(xiàn)象基本上和上次的情況一樣。這是樁頭接線松動無法解釋的。原因分析 兩次無功補償柜的故障全部發(fā)生在1號箱變，而2號箱變安然無恙。對比分析1、2號箱式變電站的負荷可以發(fā)現(xiàn)，2號箱變的負載基本上為異步電動機和辦公照明負載；而1號箱變所帶負載中除了異步電動機還有三臺直流電動機，其功率分別為185kW、55kW、30kW。此外，還有大量通過可控硅控溫的加熱設(shè)備。

在兩次無功補償柜發(fā)生故障時，該廠的交聯(lián)電纜生產(chǎn)線都在運轉(zhuǎn)，也就是直流電機和相當(dāng)一部分的加熱設(shè)備都掛在1號箱變的低壓母線上。該廠的加熱回路采用了三相半控橋式整流電路，同時用交流電源對直流電機供電少不了要用整流裝置。由于整流裝置輸出波形的非正弦性，不同相數(shù)的整流電路會產(chǎn)生不同特征的諧波電流。如三相橋式的6相脈動整流電路產(chǎn)生的諧波電流主要為6k±1次(5、7、11、13次，等等)見表1。

表1 6相脈動整流裝置電流諧波理論數(shù)據(jù)

諧波次數(shù)n 1 5 7 13 17 19 23 25 諧波電流/% 100 20 14.3 9.1 7.7 5.9 5.3 4.3 4.0 因此，交聯(lián)電纜生產(chǎn)線在生產(chǎn)時可能對1號箱變400V系統(tǒng)產(chǎn)生了諧波。

根據(jù)對負荷性質(zhì)分析和理論公式的推算，可以確定1號箱變400V系統(tǒng)中存在6k±1次為主的諧波電流。為了證實和明確1號箱變400V系統(tǒng)的諧波情況和參數(shù)，對1號、2號箱變進行了多次的對比測量。2號箱變總線電流波形和頻譜圖分析見圖1，1 號箱變總線電流波形和頻譜圖分析見圖2。

對比分析圖1和圖2，2號箱變總線電流波形為規(guī)則正弦波，頻譜圖分析也表明其電流基本只含基波50Hz電流；1號箱變總線電流波形為非正弦波，頻譜圖分析可以看出含有3、5、7、11次等諧波。電流總畸變率THDi為52.32%，功率因數(shù)0.8，系統(tǒng)阻抗R = 0.1W L = 0.1mH，系統(tǒng)短路容量10MVA。

1號箱變的無功補償柜之所以數(shù)次出現(xiàn)電容接觸器和熔斷器損壞的情況，其原因就是交聯(lián)電纜生產(chǎn)線產(chǎn)生的諧波電流被無功補償柜的電容器放大產(chǎn)生了過電流，致使接觸器和熔斷器過熱損壞。諧波治理

諧波電流不僅影響無功補償柜的正常使用，致使無功功率電費支出增加，而且對同一箱變內(nèi)的其它設(shè)備如電動機也產(chǎn)生了危害。根據(jù)GB/T 14549《電能質(zhì)量—公用電網(wǎng)諧波》的要求，必須對各種非線性負荷注入電網(wǎng)的諧波電壓和諧波電流加以限制。

在電力系統(tǒng)抑制和治理諧波的主要措施有：加大系統(tǒng)短路容量；提高供電電壓等級；增加變流裝置的脈動數(shù)；改善系統(tǒng)的運行方式，設(shè)置交流濾波器等都能減小系統(tǒng)中的諧波成分。對于該電纜廠，由于供電系統(tǒng)的方案已定型，唯一可行和有效的方法是設(shè)置交流濾波器進行諧波治理，同時濾波器還能向系統(tǒng)提供所需的部分或全部無功。

交流濾波器又分為無源濾波器和有源濾波器兩種。有源濾波器是一種向系統(tǒng)注入補償諧波電流，以抵消非線性負荷所產(chǎn)生的諧波電流的能動式濾波裝置。它能對變化的諧波進行迅速的動態(tài)跟蹤補償，且補償特性不受系統(tǒng)阻抗影響。其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，運行損耗較大，設(shè)備造價高；在補償諧波的同時，也會注入新的諧波。無源濾波器(又稱LC濾波器)是利用LC諧振原理，人為地造成一條串聯(lián)諧振支路，為欲濾除的主要諧波提供阻抗極低的通道，使之不注入電網(wǎng)。LC濾波器結(jié)構(gòu)簡單，吸收諧波效果明顯；但僅對固有頻率的諧波有較好的補償效果；且補償特性受電網(wǎng)阻抗的影響很大，在特定頻率下，電網(wǎng)阻抗和LC濾波器之間可能會發(fā)生并聯(lián)諧振或者串聯(lián)諧振。系統(tǒng)構(gòu)成

LC濾波器根據(jù)其電容器與電抗器的聯(lián)接方式不同，主要常用的有單調(diào)諧濾波器和高通濾波器。它們的結(jié)構(gòu)和阻抗特性如圖3、4所示。

該電纜廠的交聯(lián)電纜生產(chǎn)線為以銷定產(chǎn)的生產(chǎn)方式，即有確定的訂單才進行生產(chǎn)。根據(jù)已有的生產(chǎn)統(tǒng)計，由于生產(chǎn)的電纜為35kV以上電壓等級，每月開工兩次左右，每次2~5天。從數(shù)次現(xiàn)場測量的結(jié)果分析，交聯(lián)電纜生產(chǎn)線產(chǎn)生的諧波的次數(shù)固定，且每次諧波電流的畸變率(THDi)上下波動不大。

根據(jù)上述測量和分析的情況，決定對該電纜廠的諧波治理采用與母線并聯(lián)的固定串聯(lián)LC調(diào)諧濾波器，即當(dāng)交聯(lián)電纜生產(chǎn)線啟動時，LC濾波器投入，當(dāng)交聯(lián)電纜生產(chǎn)線停工時，LC濾波器退出；濾波器的電容器容量用來補償交聯(lián)電纜生產(chǎn)線諧波源所需的無功功率，原無功補償柜的電容器由300mF降至180mF以滿足其它設(shè)備的無功補償要求，同時控制器更換為帶諧波閉鎖功能的補償控制器，以便諧波畸變率超限時切除電容器。對于3、5、7次諧波采用單調(diào)諧濾波器，對于9、11次以上的諧波采用以11次為主的高通濾波器。

串聯(lián)調(diào)諧濾波器是用來濾除某一諧波的電容器，通過增加一個在調(diào)諧頻率fn處XL = XC的電抗器來實現(xiàn)。對于調(diào)諧n次諧波的串聯(lián)調(diào)諧濾波器的設(shè)計步驟為：

(1)確定電容器容量QC，電容器無功功率要與諧波源無功功率及系統(tǒng)已有無功補償設(shè)備的無功功率進行平衡，無功補償設(shè)備和濾波器總的無功功率略低于負載總無功功率。

(2)電容器的電抗為XC = kU2/QC。5 治理效果

計算結(jié)果選擇元件構(gòu)成的電纜廠諧波治理方案對1號箱變的諧波進行了治理。在隨后的現(xiàn)場測量表明，1號箱變總電流的波形基本接近正弦波，電壓畸變率THDu為2.8%,電流畸變率THDi為6.6%，功率因數(shù)保持在0.95左右。

在電纜廠的諧波治理方案中選用了造價相對較低和宜于實現(xiàn)的無源濾波器LC串聯(lián)濾波的方法，對以直流電機和三相橋式的6相脈動整流裝置產(chǎn)生的諧波電流取得了很好的抑制效果，特別是消除了諧波含量較高的5、7次諧波電流。

參考文獻：

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尊敬的外行13：

首先感謝您對我提出的問題，進行詳細的答復(fù)。我提出的觀點有可能是幼稚可笑的，但是通過交流總可以提高認識的，反面教材的作用，有時比正面教材作用還要大。如果都與書中觀點一樣，就失去了論壇的意義。

您說：“ 無功功率對電動機是無用的。正因為它無用，所以才補償。補償就是消除無功功率，是消除不是轉(zhuǎn)化，無功功率不能轉(zhuǎn)化為有功功率。無功功率對作功沒有作用，卻占用變壓器容量，而且無功電流通過電源內(nèi)阻會增加損耗，所以有必要消除它。補償原理：電感放電給電容充電，電容放電再給電感充電，如此反復(fù)，無功電流只在電感與電容之間出現(xiàn)，不會經(jīng)過電網(wǎng)。..................................-----------------------對于您提出的觀點，我有點不理解，請您再回答一次。

1、“正因為它無用，所以才補償”。我可能是中國語法沒有學(xué)好，我認為，有用才能補償，無用的東西，補多少還是無用的，就像數(shù)字中的“零”，在小數(shù)點以后，增加多少個零也沒有用。沒有用還要補，是不符合中國邏輯的。

2、您說“補償就是消除無功功率”.......。從字面看消除，就應(yīng)當(dāng)是減少，消除無功功率的有效方法是：增大純電阻，減少線圈的長度（圈數(shù)），不利用鐵磁材料做磁心。把電感性負載變成純電阻性負載，這種方法誰都知道是不行的，您也不會同意。

補償對負載來說是越補越多，而不是減少。對總電路來說，輸入的無功功率減少，就是您所講的不經(jīng)過電網(wǎng)，這種現(xiàn)象是正確的。但不能反映出事物的本質(zhì)，“內(nèi)電動勢”的作用反映不出來。如果計算總電網(wǎng)的無功功率多少時，“內(nèi)電動勢”是不能省略的，從總體來說，利用電容器補償無功功率后，發(fā)電機輸出的無功功率（比以前減少），但補償?shù)臒o功功率大于減少的，所以補償后從總體上看，也不是減少，而是增加。

3、您說：“負載做功大小與有功功率并不是嚴格的正比關(guān)系......還有損耗”。

我要求的不是百分之百的效率，而是做一下，無功功率的變化，對負載做功有沒有影響？

在同一個異步電動機中，當(dāng)負載和電源電壓不變時，并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙萜骱笈c沒有并聯(lián)電容器時，負載做功的大小對比，如果無功功率不能做功或增加一部分損耗，在負載做功大小不變時，消耗的有功功率應(yīng)當(dāng)不變或增大；起動需要的時間應(yīng)當(dāng)與原來一樣。

從無數(shù)實踐中看，并聯(lián)電容器后，負載大小不變，消耗的有功功率減少，起動的時間縮短一半。這個事實如果您不相信，可到安裝電容器的單位看一看。

在電動機中，其它情況都沒有變化，只是改變了無功功率的來源，增加一個“內(nèi)電動勢”。電力部門就是根據(jù)此現(xiàn)象，推廣利用電容器節(jié)電的。

4、您說：“有人銷售所謂“節(jié)電器”，實際就是一個電容器，那是騙人的。他們測量的是視在功率，并聯(lián)電容后由于消除了部分無功功率，所以視在功率明顯減小，其實有功沒變”。

我為了研究利用電容器節(jié)電問題，去過安裝電容單位，他們領(lǐng)導(dǎo)親自講：由超電被罰變?yōu)楣?jié)電受獎，他們當(dāng)埸給我做試驗：把電容器開關(guān)拉開（斷路），電流表指針轉(zhuǎn)動增大1/3左右，然后合上開關(guān)，電流表指針又回到原來的位置。如果利用電容器不能節(jié)約電能，難道他們和我說假話？電力部門也說假話？請您到基層安裝電容器的單位看一看，把利用電容器節(jié)電的現(xiàn)象說清楚。利用電容器在低壓電網(wǎng)中（感性負載）節(jié)約的視在功率占1/4左右，節(jié)約的有功功率占1/10左右，根據(jù)各單位負載性質(zhì)不同而不同。

5、您說：“線圈的自感電動勢（即感抗）：感抗所消耗的是無功功率。線圈消耗電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為磁能，然后磁能又轉(zhuǎn)化為電能轉(zhuǎn)化為電能反送回電網(wǎng)，如此反復(fù)。我們測量的無功功率就是線圈充電功率與放電功率的和，充電功率（耗電）與放電功率（發(fā)電）相互抵消，所以實際不耗電”。

電感線圈本身不消耗電能是正確的，正因為這個原因，它才與宏觀保守力（重力）一樣，才能補償。如果本身消耗能量（純電阻），就無法補償。

從以上情況看，您只看到負載這一方面，沒有從整潔個電路方面分析，當(dāng)電感負載輸出電能時，電源電壓卻變成了負載。從整個電路中看，任何瞬間，負載沒有減少，電源電壓也沒有增加，只是負載與電源在一半的時間中互相轉(zhuǎn)變，因為負載是做功的，所以就把電源電壓中消耗的能量，當(dāng)成是負載消耗的能量。電感消耗能量的根據(jù)是產(chǎn)生電壓降。

另外電流與電壓相位差90度，是時間角度，不是空間角度。純電感電路中瞬時的平均功率，有的書中認為是：瞬時功率代數(shù)和的平均值，它等于零；現(xiàn)在是否已經(jīng)改變過來，本人不知。

從實踐中看，瞬時平均功率應(yīng)當(dāng)是瞬時功率絕對值和的平均值，它不等于零。新的計算方法與有無功功率的量綱相一致，與消耗能相符合。

6、您說：“反電動勢：它所消耗的功率才是有用功功率（不過還要除去摩擦）。電動機同時也是發(fā)電機，電動機的旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生反電動勢。反電動勢方向始終與電源電動勢方向相反..........”。

您講的轉(zhuǎn)子的“反電動勢”，所消耗的才是有用功功率。這個“反電動勢”是由電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，它的電流與電壓的相位是由誰決定的呢？反電動勢輸出的全是有功功率嗎？

它好比是變壓器的二次繞組，輸出什么電功率是由負載性質(zhì)決定的，定子中輸入的功率是由轉(zhuǎn)子反電動勢決定的。反電動勢是轉(zhuǎn)子中的電源，銅損和線圈的感抗是負載，因此反電動勢輸出的不都是有功功率，其中還有無功功率。

在異步電動機中，兩個電動勢方向相反，兩個電流方向也相反，兩個的磁埸方向也相反，在定子中產(chǎn)生的是旋轉(zhuǎn)磁埸（對定子而言），在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的磁埸是不動的（對轉(zhuǎn)子而言），因異性相吸，定子的旋轉(zhuǎn)磁埸就會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

又因為定子中的有功功率中的電流，與轉(zhuǎn)子中的有功功率電流方向相反，能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；同理，定子中的無功功率中的電流，與轉(zhuǎn)子中的無功功率電流也相反。有功功率能做功，無功功率同樣能做功，因為它們的相對位置是一樣的。

說的太多了，下次再談。

第四篇：電網(wǎng)諧波檢測分析方法

電網(wǎng)諧波檢測分析方法

隨著非線性負荷的發(fā)展和增多,在多個供電點向系統(tǒng)流入諧波電流,使電網(wǎng)的諧波水平及日益升高，為保證電能質(zhì)量，向廣大用戶提供優(yōu)質(zhì)合格的電能，特制定本辦法，望公司有關(guān)科室，及廣大電力客戶予以認真貫徹執(zhí)行。

一、目的:限制系統(tǒng)電壓、電流正弦波形畸變程度或偕波分量的大小，以保證電力系統(tǒng)包括用戶的安全、經(jīng)濟運行，特別是容易遭受偕波危害和干擾的設(shè)備的正常運行。

二、保證系統(tǒng)的電能質(zhì)量，使系統(tǒng)的電壓波形保持在合格的范圍內(nèi)，滿足各種用電設(shè)備的正常供電要求。

三、把電網(wǎng)中的電壓總偕波畸變率及含有率控制在允許的范圍內(nèi)，保證電能質(zhì)量。

二、適用范圍

本辦法適用與交流50HZ，35KV及以下公共電網(wǎng)及供電的電力用戶。

三、監(jiān)測點和測試量

（1）原則上選取偕波用戶和接入公用電網(wǎng)公共連接點作為偕波監(jiān)測點，測量該點的偕波電壓和偕波源用戶流入公用電網(wǎng)的偕波電流，監(jiān)測點的偕波水平符合國家標(biāo)準規(guī)定。

（2）偕波電壓和偕波電流的偕波次數(shù)一段量第2-19次，根據(jù)偕波源的特點或測試分析結(jié)果可適當(dāng)?shù)淖儎淤刹ù螖?shù)的測量范圍，前者用含有率（%）表示，后者用有效值（A)表示。偕波電壓測量取總偕波畸變率THDu(%)。

（3）日常檢測是對檢測點的偕波電壓、偕波用戶的偕波電流以及引發(fā)偕波事故的有關(guān)量進行連續(xù)或定時測量，統(tǒng)計超標(biāo)偕波及觀察變化趨勢。

四、偕波預(yù)測

（1）偕波預(yù)測包括偕波評估計算。新偕波源的接入、電容器補償?shù)耐度?，電網(wǎng)偕波的發(fā)展趨勢以及使偕波異常或事故采取的對策等，均需要進行較為正確的預(yù)測計算工作，一般借助于計算程序進行計算。

五、偕波源管理

（1）現(xiàn)有偕波源的管理：應(yīng)建立和健全偕波源的技術(shù)檔案，包括設(shè)備的容量、型式、參數(shù)，主接線，有關(guān)供電系統(tǒng)及參數(shù)，有關(guān)電容器的參數(shù)，偕波設(shè)計計算值和實測值等。當(dāng)偕波源產(chǎn)生的偕波電壓超出標(biāo)準規(guī)定的允許值時，應(yīng)按就地處理的原則，限期采取措施。

（2）新建或增容的偕波源的管理：偕波源用戶在申請用電時，應(yīng)根據(jù)偕波源和系統(tǒng)公用電網(wǎng)參數(shù)，進行偕波計算，對于超出標(biāo)準的用戶，需采取限制偕波的措施。

六、電網(wǎng)偕波管理

（1）根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，建立偕波源用戶、電容器及偕波電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)的檔案，重點管理電網(wǎng)容量較小，偕波源較大，結(jié)構(gòu)薄弱，易引起偕振的地區(qū)。

（2）分析和尋找電網(wǎng)偕波電壓超標(biāo)的原因，對有關(guān)偕波源和電容器采取針對性的措施。

（3）對新增電容補償?shù)脑O(shè)計，核算偕波的可能性。

（4）偕波管理應(yīng)采取分層，分級的管理體系，下級電網(wǎng)應(yīng)滿足上級電網(wǎng)的管理要求。

七、各科室的職責(zé)及分工

（1）生技科負責(zé)電網(wǎng)和用戶偕波的日常管理工作，建立健全偕波源檔案及匯總偕波定期報表，負責(zé)新上偕波源用戶的審批，提出偕波監(jiān)測點的設(shè)置及更改方案。增加新的偕波監(jiān)測點，定期開展偕波普查分析工作，完善偕波管理網(wǎng)。

（3）營銷科、四到戶辦公室、各供電所分別負責(zé)各自管轄范圍內(nèi)的偕波源用戶日常數(shù)據(jù)的采集工作，監(jiān)督其偕波情況，對于超指標(biāo)的用戶限期整改。定期報表，同時，負責(zé)各用戶的偕波監(jiān)測儀的正常運行及缺陷統(tǒng)計工作。

（3）調(diào)度所負責(zé)湘東電網(wǎng)的偕波檢測管理工作，根據(jù)湘東電網(wǎng)的運行情況，及時監(jiān)測偕波流入量。負責(zé)各變電所的消偕裝置及偕波監(jiān)測儀的日常巡視（4）檢修安裝公司負責(zé)各變電所及用戶的削偕裝置及偕波監(jiān)測一的維護及安裝工作。

八、各級電網(wǎng)偕波電壓允許值（1）電壓總偕波畸變率

（2）用戶流入電網(wǎng)的偕波電流允許值

第五篇：諧波的產(chǎn)生原因和治理方式

諧波的產(chǎn)生原因和治理方式 供電系統(tǒng)中的諧波

在供電系統(tǒng)中諧波電流的出現(xiàn)已經(jīng)有許多年了。過去，諧波電流是由電氣化鐵路和工業(yè)的直流調(diào)速傳動裝置所用的，由交流變換為直流電的水銀整流器所產(chǎn)生的。近年來，產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型及數(shù)量均已劇增，并將繼續(xù)增長。所以，我們必須很慎重地考慮諧波和它的不良影響，以及如何將不良影響減少到最小。1 諧波的產(chǎn)生

在理想的干凈供電系統(tǒng)中，電流和電壓都是正弦波的。在只含線性元件(電阻、電感及電容)的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流是正弦波。

在實際的供電系統(tǒng)中，由于有非線性負荷的存在，當(dāng)電流流過與所加電壓不呈線性關(guān)系的負荷時，就形成非正弦電流。任何周期性波形均可分解為一個基頻正弦波加上許多諧波頻率的正弦波。諧波頻率是基頻的整倍數(shù)，例如基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。因此畸變的電流波形可能有二次諧波、三次諧波??可能直到第三十次諧波組成。2 產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型

所有的非線性負荷都能產(chǎn)生諧波電流，產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型有：開關(guān)模式電源(SMPS)、電子熒火燈鎮(zhèn)流器、調(diào)速傳動裝置、不間斷電源(UPS)、磁性鐵芯設(shè)備及某些家用電器如電視機等。(1)開關(guān)模式電源(SMPS)：

大多數(shù)的現(xiàn)代電子設(shè)備都使用開關(guān)模式電源(SMPS)。它們和老式的設(shè)備不同，它們已將傳統(tǒng)的降壓器和整流器替換成由電源直接經(jīng)可控制的整流器件去給存貯電容器充電，然后用一種和所需的輸出電壓及電流相適合的方法輸出所需的直流電流。這對于設(shè)備制造廠的好處是使用器件的尺寸、價格及重量均可大幅度地降低，它的缺點是不管它是哪一種型號，它都不能從電源汲取連續(xù)的電流，而只能汲取脈沖電流。此脈沖電流含有大量的三次及高次諧波的分量。(2)電子熒光燈鎮(zhèn)流器：

電子熒光燈鎮(zhèn)流器近年被大量采用。它的優(yōu)點是在工作于高頻時可顯著提高燈管的效率，而其缺點是其逆變器在電源電流中產(chǎn)生諧波和電氣噪聲。使用帶有功率因數(shù)校正的型號產(chǎn)品可減少諧波，但成本昂貴。(3)直流調(diào)速傳動裝置：

直流電動機的調(diào)速控制器通常采用三相橋式整流電路，它也稱作六脈沖橋式整流電路，因為在直流輸出側(cè)每周波內(nèi)有六個脈沖(在每相的半波上有一個)。直流電動機的電感是有限的，故在直流電流中有300Hz的脈動波(即為供電頻率的6倍)，這就改變了供電電流的波形。(4)不間斷電源(UPS)：

根據(jù)電能變換方式和由外部供電到內(nèi)部供電所用轉(zhuǎn)換方式的不同，UPS有許多不同的類型。主要的類型有：在線的UPS、離線的UPS和線路交互作用的UPS。由UPS供電的負荷總是電子信息設(shè)備，它們是非線性的并且含有大量的低次諧波。

(5)磁芯器件：

在有鐵芯的電抗器上的勵磁電流和磁通密度之間的關(guān)系總是非線性的。如果電流波形是正弦波(亦即電路中串聯(lián)的電阻很大)那么磁場中會有高次諧波，這被認為是強迫磁化過程。如果施加在線圈上的電壓是正弦波形(亦即串聯(lián)的電阻很

小)則磁通密度也將是正弦波形，而電流波形則含有高次諧波，這被認為是自由磁化過程。諧波引發(fā)的問題及解決措施

諧波電流在電源系統(tǒng)內(nèi)以及裝置內(nèi)均會造成問題。但其影響和解決措施非常不一樣，需要分別處理；適用于消除諧波在裝置內(nèi)不良影響的辦法并不能減少諧波在電源系統(tǒng)內(nèi)造成的畸變，反之亦然。

(1)裝置內(nèi)的諧波問題及解決措施：

有幾個常見多發(fā)的問題是由諧波引起的：電壓畸變、過零噪聲、中性線過熱、變壓器過熱、斷路器的誤動作等。

①電壓畸變：因為電源系統(tǒng)有內(nèi)阻抗，所以諧波負荷電流將造成電壓波形的諧波電壓畸變(這是產(chǎn)生“平頂”波的根源)。此阻抗有兩個組成部分：電源接口(PCC)以后的電氣裝置內(nèi)部電纜線路的阻抗和PCC以前電源系統(tǒng)內(nèi)的阻抗，用戶處的供電變壓器即是PCC的一例。

由非線性負荷引起的畸變負荷電流在電纜的阻抗上產(chǎn)生一個畸變的電壓降。合成的畸變電壓波形加到與此同一電路上所接的全部其他負荷上，引起諧波電流的流過，即使這些負荷是線性的負荷也是如此。

解決的辦法是把產(chǎn)生諧波的負荷的供電線路和對諧波敏感的負荷的供電線路分開，線性負荷和非線性負荷從同一電源接口點開始由不同的電路饋電，使非線性負荷產(chǎn)生的畸變電壓不會傳導(dǎo)到線性負荷上去。

②過零噪聲：許多電子控制器要檢測電壓的過零點，以確定負荷的接通時刻。這樣做是為了在電壓過零時接通感性負荷不致產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓，從而可減少電磁干擾(EMI)和半導(dǎo)體開關(guān)器件上的電壓沖擊。當(dāng)在電源上有高次諧波或瞬態(tài)過電壓時，在過零處電壓的變化率就很高且難于判定從而導(dǎo)致誤動作。實際上在每個半波里可有多個過零點。

③中性線過熱：在中性點直接接地的三相四線式供電系統(tǒng)中，當(dāng)負荷產(chǎn)生3N次諧波電流時，中性線上將流過各相3N次諧波電流的和。如當(dāng)時三相負荷不平衡時，中性線上流經(jīng)的電流會更大。最近研究實驗發(fā)現(xiàn)中性線電流會可能大于任何一相的相電流。造成中性線導(dǎo)線發(fā)熱過高，增加了線路損耗，甚至?xí)龜鄬?dǎo)線。

現(xiàn)行的解決措施是增大三相四線式供電系統(tǒng)中中性線的導(dǎo)線截面積，最低要求要使用與相線等截面的導(dǎo)線。國際電工委員會(IEC)曾提議中性線導(dǎo)線的截面應(yīng)為相線導(dǎo)線截面的200%。

④變壓器溫升過高：接線為Yyn的變壓器，其二次側(cè)負荷產(chǎn)生3N次諧波電流時，其中性線上除有三相負荷不平衡電流總和外，還將流過3N次諧波電流的代數(shù)和，并將諧波電流通過變壓器一次側(cè)流入電網(wǎng)。解決上述問題最簡單的辦法是采用Dyn接線的變壓器，使負荷產(chǎn)生的諧波電流在變壓器△形繞組中循環(huán)，而不致流入電網(wǎng)。

無論諧波電流流入電網(wǎng)與否，所有的諧波電流都會增加變壓器的電能損耗，并增加了變壓器的溫升。

⑤引起剩余電流斷路器的誤動作：剩余電流斷路器(RCCB)是根據(jù)通過零序互感器的電流之和來動作的，如果電流之和大于額定的限值它就將脫扣切斷電源。出現(xiàn)諧波時RCCB誤動作有兩個原因：第一，因為RCCB是一種機電器件，有時不能準確檢測出高頻分量的和，所以就會誤跳閘。第二，由于有諧波電流的緣故，流過電路的電流會比計算所得或簡單測得的值要大。大多數(shù)的便攜式測量儀表并

不能測出真實的電流均方根值而只是平均值，然后假設(shè)波形是純正弦的，再乘一個校正系數(shù)而得出讀數(shù)。在有諧波時，這樣讀出的結(jié)果可能比真實數(shù)值要低得多，而這就意味著脫扣器是被整定在一個十分低的數(shù)值上。

現(xiàn)在可以買到能檢測電流均方根值的斷路器，再加上真實的均方根值測量技術(shù)，校正脫扣器的整定值，便可保證供電的可靠性。(2)影響供電電源的諧波問題及解決措施：

《中華人民共和國電力法》指出：“用戶用電不得危害供電、用電安全和擾亂供電、用電秩序”，《供電營業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：“用戶的非線性阻抗特性的用電設(shè)備接入電網(wǎng)運行所注入電網(wǎng)的諧波電流和引起公共連接點至正弦波畸變超過標(biāo)準時，用戶必須采取措施予以消除?！?/p>

由畸變電流造成的電壓畸變?nèi)Q于電源阻抗。阻抗愈大則由同一電流畸變所造成的電壓畸變就愈大。對于10次以下的諧波而言，供電網(wǎng)絡(luò)通常是感性的，所以電源阻抗就和頻率成正比，諧波次數(shù)越高，所造成的畸變就越大。通常不可能減小供電系統(tǒng)的阻抗，所以需要采用別的步驟來保證電壓畸變不超過限度。可能的解決方法有：裝用諧波濾波器、裝用隔離變壓器和裝用有源的諧波調(diào)節(jié)器。

①裝用諧波濾波器：對于電動機控制器產(chǎn)生的諧波，諧波的形狀很分明，可以用濾波器來降低諧波電流。對于六脈沖的控制器，濾波器可去掉20%的五次諧波以及全部的高次諧波，對基波影響甚微。為了避免增益頂峰靠近諧波，必須用解諧的濾波器，而且可能需裝多個濾波器。在12脈沖橋路中最低次的諧波是11次的，此時情況比較簡單。

②裝用隔離變壓器：均衡的三次諧波電流傳回到電源去的問題可以用一臺Dyn接法的隔離變壓器來削弱。使用這種變壓器時，通常裝設(shè)一個旁路的電路以避免在進行變壓器的維護工作時長時期地對負荷停止供電。在這種情況下，應(yīng)采用中性線有足夠大的通用四芯饋線。在重要的配電系統(tǒng)中，有時把隔離變壓器就地裝在每一配電盤上，使3N次諧波電流與配電系統(tǒng)相隔離。隔離變壓器要適當(dāng)提高額定值，否則也會產(chǎn)生電壓畸變和過熱。

③裝用有源的諧波調(diào)節(jié)器：由變流器/逆變器產(chǎn)生的邊頻帶和諧波不能很好地用普通的濾波器來濾除，這是因為邊頻帶上的頻率是隨傳動裝置的速度而變化的，并且時常很接近于基波頻率。目前有源濾波器日益推廣應(yīng)用，它在工作時主動地注入一個電流來精確地補償由負荷產(chǎn)生的諧波電流，就會獲得一個純粹的正弦波。這種濾波設(shè)備的工作靠數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)來控制快速絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。因為設(shè)備是與供電系統(tǒng)并聯(lián)工作的，它只控制諧波電流，基波電流并不流過該濾波器。如果所需過濾的諧波電流比濾波器的容量大的話，它只是簡單地起限制作用而使波形得到部分的糾正。

諧波"一詞起源于聲學(xué)。有關(guān)諧波的數(shù)學(xué)分析在18世紀和19世紀已經(jīng)奠定了良好的基礎(chǔ)。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍被廣泛應(yīng)用。電力系統(tǒng)的諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起了人們的注意。當(dāng)時在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年J.C.Read發(fā)表的有關(guān)變流器諧波的論文是早期有關(guān)諧波研究的經(jīng)典論文。到了50年代和60年代，由于高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，發(fā)表了有關(guān)變流器引起電力系統(tǒng)諧波問題的大量論文。70年代以來，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴重。世界各國都對諧波問題予以充分和關(guān)注。國際上召開了多次有關(guān)諧波問題的學(xué)術(shù)會

議，不少國家和國際學(xué)術(shù)組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的標(biāo)準和規(guī)定。

供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波（Non-harmonics）或分數(shù)諧波。諧波實際上是一種 干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。電工技術(shù)領(lǐng)域主要研究諧波的發(fā)生、傳輸、測量、危害及抑制，其頻率范圍一般 為2≤n≤40。

諧波是怎么產(chǎn)生的？

電網(wǎng)諧波來自于3個方面：

一是發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波：

發(fā)電機由于三相繞組在制作上很難做到絕對對稱，鐵心也很難做到絕對均勻一致和其他一些原因，發(fā)電源多少也會產(chǎn)生一些諧波，但一般來說很少。

二是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波：

輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波，由于變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非線性，加上設(shè)計變壓器時考慮經(jīng)濟性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關(guān)。鐵心的飽和程度越高，變壓器工作點偏離線性越遠，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達額定電流0.5%。

三是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波：

晶閘管整流設(shè)備。由于晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用，給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道，晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路，在接感性負載時則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達基波的30%；接容性負載時則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器，變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流；如果是12脈沖整流器，也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計表明：由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%，這是最大的諧波源。

變頻裝置。變頻裝置常用于風(fēng)機、水泵、電梯等設(shè)備中，由于采用了相位控制，諧波成份很復(fù)雜，除含有整數(shù)次諧波外，還含有分數(shù)次諧波，這類裝置的功率一般較大，隨著變頻調(diào)速的發(fā)展，對電網(wǎng)造成的諧波也越來越多。

電弧爐、電石爐。由于加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，引起三相負荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接線圈而注入電網(wǎng)。其中主要是2 7次的諧波，平均可達基波的8% 20%，最大可達45%。

氣體放電類電光源。熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬于氣體放電類電光源。分析與測量這類電光源的伏安特性，可知其非線性十分嚴重，有的還含有負的伏安特性，它們會給電網(wǎng)造成奇次諧波電流。

家用電器。電視機、錄像機、計算機、調(diào)光燈具、調(diào)溫炊具等，因具有調(diào)壓整流裝置，會產(chǎn)生較深的奇次諧波。在洗衣機、電風(fēng)扇、空調(diào)器等有繞組的設(shè)備中，因不平衡電流的變化也能使波形改變。這些家用電器雖然功率較小，但數(shù)量巨大，也是諧波的主要來源之一。