諧波治理諧波成因

電網(wǎng)諧波來(lái)自于3個(gè)方面：

1.發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波：發(fā)電機(jī)由于三相繞組在制作上很難做到絕對(duì)對(duì)稱(chēng)，鐵心也很難做到絕對(duì)均勻一致和其他一些原因，發(fā)電源多少也會(huì)產(chǎn)生一些諧波，但一般來(lái)說(shuō)很少。

2.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(xiàn)的非線(xiàn)性，加上設(shè)計(jì)變壓器時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性，其工作磁密選擇在磁化曲線(xiàn)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(diǎn)偏離線(xiàn)性越遠(yuǎn)，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達(dá)額定電流0.5%。

3.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(jī)車(chē)、鋁電解槽、充電裝置、開(kāi)關(guān)電源等許多方面得到了越來(lái)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，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(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達(dá)基波的 30%;接容性負(fù)載時(shí)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(xiàn)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(jì)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。

諧波治理諧波來(lái)源

電力系統(tǒng)中的諧波來(lái)自電氣設(shè)備，也就是說(shuō)來(lái)自發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)不可能是完善的正弦波，因此發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓波形不可能是一點(diǎn)不失真的正弦波。目前我國(guó)應(yīng)用的發(fā)電機(jī)有兩大類(lèi)：隱極機(jī)和凸極機(jī)。隱極機(jī)多用于汽輪發(fā)電機(jī)，凸極機(jī)多用于水輪發(fā)電機(jī)。

對(duì)于諧波分量而言，隱極機(jī)優(yōu)于凸極機(jī)，但隨著科技進(jìn)步，可控硅、IGBT等電子勵(lì)磁裝置的投入，使發(fā)電機(jī)的諧波分量有所上升。當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓高于額定電壓的10%以上時(shí)，由于電機(jī)的磁飽和，會(huì)使電壓的三次諧波明顯增加。同樣在變壓器的電源側(cè)電壓超過(guò)額定電壓10%以上時(shí)，也會(huì)使二次側(cè)電壓的三次諧波明顯增加。由于電網(wǎng)電壓偏移在±7%以下，所以發(fā)電、變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量都比較小，比國(guó)家的考核標(biāo)準(zhǔn)低的多，因此發(fā)電、變電設(shè)備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。

為此，影響電網(wǎng)電壓波形質(zhì)量的主要矛盾是非線(xiàn)性用電設(shè)備，也就是說(shuō)非線(xiàn)性用電設(shè)備是主要的諧波源，非線(xiàn)性用電設(shè)備主要有以下四大類(lèi)：

· 電弧加熱設(shè)備：如電弧爐、電焊機(jī)等。

· 交流整流的直流用電設(shè)備：如電力機(jī)車(chē)、電解、電鍍等。

· 交流整流再逆變用電設(shè)備：如變頻調(diào)速、變頻空調(diào)等。

· 開(kāi)關(guān)電源設(shè)備：如中頻爐、彩色電視機(jī)、電腦、電子整流器等。

這些用電設(shè)備都是非線(xiàn)性用電設(shè)備，但它們產(chǎn)生的諧波各不相同，具體舉例分析如下：

電弧加熱設(shè)備是由于電弧在70伏以上才會(huì)起弧，才會(huì)有弧電流，并且滅弧電壓略低于起弧電壓，造成弧電流與弧電壓的非線(xiàn)性。

此外，弧電流的波形還有一定的非對(duì)稱(chēng)性。正是由于弧電流是非正弦波，造成電弧加熱設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的諧波污染比較大，而且多為18次以下的低次諧波污染。其實(shí)電焊機(jī)在上世紀(jì)四、五十年代已廣泛應(yīng)用。由于當(dāng)時(shí)電弧加熱設(shè)備量少，電焊機(jī)應(yīng)用的同時(shí)率就更小了，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響比較小，但發(fā)現(xiàn)在燒電焊時(shí)，局部低壓電網(wǎng)的電壓和電流變化很大，有較大的諧波影響。

交流整流直流用電設(shè)備的諧波產(chǎn)生的原因是由于整流設(shè)備有一個(gè)閥電壓，在小于閥電壓時(shí)，電流為零。這類(lèi)用電設(shè)備為了提供平穩(wěn)的直流電源，在整流設(shè)備中加入了儲(chǔ)能元件（濾波電容和濾波電感），從而使閥電壓提高，加激了諧波的產(chǎn)生量。為了控制直流用電設(shè)備的電壓和電流，在整流設(shè)備中應(yīng)用了可控硅，這使得該類(lèi)設(shè)備的諧波污染更嚴(yán)重，而且諧波的次數(shù)比較低。

交流整流再逆變用電設(shè)備，在交流變直流過(guò)程中產(chǎn)生的諧波與上述的交流整流直流用電設(shè)備一樣，它在直流逆變成交流時(shí)又有逆變波形反射到交流電流，這類(lèi)設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量不僅有低次諧波，也有高次諧波。

雖然這類(lèi)設(shè)備單臺(tái)容量比上述兩類(lèi)設(shè)備容量要小，但它的分布面廣，數(shù)量多，是推廣使用的技術(shù)手段，因此它的諧波污染應(yīng)引起足夠關(guān)注。

開(kāi)關(guān)電源設(shè)備應(yīng)用很廣，它的工作原理是先把交流整流成直流，通過(guò)開(kāi)關(guān)管控制變壓器初級(jí)電流的開(kāi)通和關(guān)閉，從而在變壓器二次側(cè)感應(yīng)出電流，供給用電設(shè)備。此外，開(kāi)關(guān)電源的頻率比較高一般在40kHz左右，不僅在整流時(shí)產(chǎn)生諧波，而且在開(kāi)關(guān)管開(kāi)閉時(shí)，反射40kHz左右的波至電源。這類(lèi)用電設(shè)備同樣是單臺(tái)容量不大，但它是應(yīng)用面最廣、量最大的非線(xiàn)性用電設(shè)備，它還有一定量的三次諧波，造成配變的中心線(xiàn)電流居高不下，而且三次諧波還會(huì)通過(guò)配變污染到10kV電網(wǎng)。

諧波治理現(xiàn)狀淺析

通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的常用用電器的諧波狀況的測(cè)試，我們了解到目前我國(guó)內(nèi)工業(yè)企業(yè)的諧波污染十分嚴(yán)重，尤其是早些年為了節(jié)能，引入的變頻電源和直流用電器的投入，其5次、7次、11次諧波電流的含量分別占基波的20%、11%、6%，這對(duì)于小功率的用戶(hù)而言，還不怎樣，但對(duì)于大功率的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，危害就很大了，對(duì)于中頻爐用戶(hù)，它用常規(guī)的無(wú)功補(bǔ)償就無(wú)法進(jìn)行，有的用戶(hù)用常規(guī)的電容器無(wú)功補(bǔ)償，無(wú)法投入電容器，有的即便投入了，也對(duì)5次諧波電流放大了1.8~3.8倍以上，使得電動(dòng)機(jī)、變壓器等用電器的銅損、鐵損大大地增加，縮短了設(shè)備的使用壽命，多交了電費(fèi)。

諧波治理諧波治理

1．諧波治理的總體思路。諧波的治理應(yīng)當(dāng)首先考慮預(yù)防，控制好諧波產(chǎn)生的源頭，使系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波盡量減小，就可以更方便的治理或者不用再進(jìn)行進(jìn)一步的治理。因此，在選擇設(shè)備和構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，就應(yīng)該將減小諧波做為一項(xiàng)重要的條件來(lái)考慮。對(duì)于交流和直流兩大類(lèi)通信電源設(shè)備：在其他條件同等或類(lèi)似的情況下，UPS系統(tǒng)應(yīng)該優(yōu)先選擇12脈沖或者Delta變換的設(shè)備，直流系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選擇有更好的整流電路和完善的濾波措施的產(chǎn)品。

其次，在預(yù)防的基礎(chǔ)上，再考慮補(bǔ)救措施。特別是對(duì)于既有的用戶(hù)低壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本固定，諧波問(wèn)題的解決只能通過(guò)加裝電抗器、濾波器等補(bǔ)救措施得以控制。

2．治理諧波的預(yù)防性措施。預(yù)防性的解決辦法是指避免諧波及其后果出現(xiàn)的措施，如下。

（1）整流器中的相位抵消（通過(guò)選擇合適的相位移動(dòng)，由低脈波數(shù)整流器構(gòu)成的高脈波數(shù)整流器可以消除諧波）或諧波控制。應(yīng)該使用具有較高脈波數(shù)的整流器，如使用12脈沖的整流器來(lái)代替6脈沖整流器。

（2）開(kāi)發(fā)有效的過(guò)程和方法來(lái)控制、減小或消除電力系統(tǒng)設(shè)備的諧波。

3．治理諧波的補(bǔ)救性措施。補(bǔ)救性的解決方法是指為克服既有諧波問(wèn)題所采用的技術(shù)，包括使用LC無(wú)源濾波器、使用有源濾波器、電路解諧，詳見(jiàn)下面的治理方法。

電能質(zhì)量的好壞，直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，評(píng)價(jià)電能質(zhì)量有三方面標(biāo)準(zhǔn)。首先是電壓方面，它包含電壓的波動(dòng)、電壓的偏移、電壓的閃變等；其次是頻率波動(dòng)；最后是電壓的波形質(zhì)量，即三相電壓波形的對(duì)稱(chēng)性和正弦波的畸變率，也就是諧波所占的比重。我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量的三方面都有明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著工業(yè)生產(chǎn)水平和人民生活水平的提高，非線(xiàn)性用電設(shè)備在電網(wǎng)中大量投運(yùn)，造成了電網(wǎng)的諧波分量占的比重越來(lái)越大。它不僅增加了電網(wǎng)的供電損耗，而且干擾電網(wǎng)的保護(hù)裝置與自動(dòng)化裝置的正常運(yùn)行，造成了這些裝置的誤動(dòng)與拒動(dòng)，直接威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

諧波治理綜述

對(duì)于公用電網(wǎng)中的諧波電壓和諧波電流，在世界上和我國(guó)均有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，例如國(guó)際上IEEEstd519要求商業(yè)和工業(yè)用戶(hù)向公共電源系統(tǒng)反饋的最大THD應(yīng)小于5%。我國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局于1993年又發(fā)布了中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549—93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》，根據(jù)不同電壓等級(jí)的公用電網(wǎng)，明確規(guī)定出了各次諧波電流的最大允許值見(jiàn)表1。

表1 注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值

近年來(lái)，我國(guó)的通信電源行業(yè)也逐漸對(duì)諧波電流有了一定的認(rèn)識(shí)，在通信行業(yè)的最新標(biāo)準(zhǔn)中，也已增加了對(duì)UPS設(shè)備輸入電流諧波含量的要求，規(guī)定根據(jù)UPS容量的大小和使用場(chǎng)所的重要性等情況將諧波含量指標(biāo)分為3個(gè)等級(jí)，即5%、15%和25%（通信上由于經(jīng)常使用容量較大的UPS系統(tǒng)，系統(tǒng)要求的供電可靠性又高，所以應(yīng)按照5%的指標(biāo)要求）。

在通訊領(lǐng)域，為了使諧波盡量不對(duì)油機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生干擾，為了使整個(gè)供電系統(tǒng)更安全可靠，將整個(gè)系統(tǒng)中各點(diǎn)的電流諧波含量均控制在5%以?xún)?nèi)是最佳的選擇。因此，在新建系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)各種設(shè)備專(zhuān)門(mén)提出諧波指標(biāo)相關(guān)的要求，以保證系統(tǒng)中的諧波在建設(shè)時(shí)就得到控制。對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)，由于其正在運(yùn)行，改造的難度和投資都相對(duì)大一些，因此，可以考慮在能夠保證整個(gè)系統(tǒng)基本安全的前提下，適當(dāng)降低諧波治理的要求。

諧波治理無(wú)源諧波

無(wú)源濾波的主要結(jié)構(gòu)是用電抗器與電容器串聯(lián)起來(lái)，組成LC 串聯(lián)回路，并聯(lián)于系統(tǒng)中，LC回路的諧振頻率設(shè)定在需要濾除的諧波頻率上，例如5次、7次、11次諧振點(diǎn)上，達(dá)到濾除這3次諧波的目的。其成本低，但濾波效果不太好，如果諧振頻率設(shè)定得不好，會(huì)與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振。市場(chǎng)上流通較多的采取的濾波方法就是這一種，主要是因?yàn)榈统杀?，用?hù)容易接受。雖濾波的效果較差，只要滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)諧波的限制標(biāo)準(zhǔn)和電力部門(mén)對(duì)無(wú)功的要求就行了。由于其低成本，市場(chǎng)的需求也就大，一般而言，低壓0.4KV系統(tǒng)大多數(shù)采用無(wú)源濾波方式，高壓10KV幾乎都是采用這種方式對(duì)諧波進(jìn)行治理。由于我國(guó)的中小企業(yè)大多數(shù)是私有的，業(yè)主對(duì)諧波的危害認(rèn)識(shí)不足，一般不愿意拿出大量的經(jīng)費(fèi)來(lái)治理諧波，而有的企業(yè)由于諧波的含量太大，常規(guī)的無(wú)功補(bǔ)償不能湊效，供電部門(mén)對(duì)無(wú)功的要求又是十分嚴(yán)格的，達(dá)不到就要罰款。因此，業(yè)主不得不要求濾波。因而，其市場(chǎng)的前景可觀(guān)，經(jīng)濟(jì)效益也就可觀(guān)了。

國(guó)內(nèi)低壓側(cè)高水平的諧波濾除裝置是采用光纖觸發(fā)系統(tǒng)，大幅度降低因諧波干擾致使電纜觸發(fā)所產(chǎn)生的誤動(dòng)。

諧波治理有源諧波

有源諧波濾除裝置是在無(wú)源濾波的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它的濾波效果好，在其額定的無(wú)功功率范圍內(nèi)，濾波效果是百分之百的。它主要是由電力電子元件組成電路，使之產(chǎn)生一個(gè)和系統(tǒng)的諧波同頻率、同幅度，但相位相反的諧波電流與系統(tǒng)中的諧波電流抵消。但由于受到電力電子元件耐壓，額定電流的發(fā)展限制，成本極高，其制作也較之無(wú)源濾波裝置復(fù)雜得多，成本也就高得多了。其主要的應(yīng)用范圍是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，尤其是寫(xiě)字樓的供電系統(tǒng)，工廠(chǎng)的計(jì)算機(jī)控制供電系統(tǒng)。對(duì)單臺(tái)的裝置而言，其利潤(rùn)是可觀(guān)的，但用戶(hù)一般不愿意用有源濾波，對(duì)于諧波的含量，不必濾得太干凈，只要不危害其他用電器也就可以了。

諧波治理避免諧振

普通電容器對(duì)諧波有放大作用，串聯(lián)一定的電抗器既可以保護(hù)電容器，又可以有效地防止系統(tǒng)諧波被放大。根據(jù)GB50053－94《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，“當(dāng)電容器裝置附近有高次諧波含量超過(guò)規(guī)定允許值時(shí)，應(yīng)在回路中設(shè)置抑制諧波的串聯(lián)電抗器?！盙B50227－95《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，“用于抑制諧波，當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為5次及以上時(shí)，宜取6%；當(dāng)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為3次及以上時(shí)，宜取12%”。

綜上所述，在建設(shè)通信用供電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在電路解諧的基礎(chǔ)上，首先考慮使用有源濾波器進(jìn)行治理。最好在建設(shè)初期就考慮解決。如在建設(shè)UPS系統(tǒng)時(shí)，直接配置有源濾波器等，這樣不但可以保證建設(shè)的系統(tǒng)更加安全可靠，同時(shí)由于可以很方便的實(shí)現(xiàn)末端治理，使供電可靠性及節(jié)能效率都有所增加。

諧波治理趨勢(shì)

電力網(wǎng)中非線(xiàn)性負(fù)載的逐漸增加是全世界共同的趨勢(shì)，如變頻驅(qū)動(dòng)或晶閘管整流直流驅(qū)動(dòng)設(shè)備、計(jì)算機(jī)、諧波治理重要負(fù)載所用的不間斷電源(UPS)、節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等，這些非線(xiàn)性負(fù)載將導(dǎo)致電網(wǎng)污染，電力品質(zhì)下降，引起供用電設(shè)備故障,甚至引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)事故等。世界上包括我國(guó)的一些建筑物突發(fā)火災(zāi)被證明與電力污染有關(guān)。

諧波治理危害

電力設(shè)備運(yùn)行中的問(wèn)題和故障，諧波治理通常都是由于電網(wǎng)電氣參數(shù)波動(dòng)或瞬間干擾所引起，如：電壓波動(dòng)、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡、功率因數(shù)過(guò)低、缺相運(yùn)行等。

長(zhǎng)期以來(lái)，這些導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行故障、維修工作量增加及增耗電費(fèi)的情況受到用戶(hù)和供電部門(mén)的廣泛關(guān)注。

電力污染及電力品質(zhì)惡化主要表現(xiàn)在以下方面：電壓波動(dòng)、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡等。

電源污染的危害

電源污染會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成嚴(yán)重危害，主要有：

*干擾通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機(jī)。

*影響無(wú)線(xiàn)電發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、核磁共振等設(shè)備的工作性能,造成噪聲干擾和圖像紊亂。

*引起電氣自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。

*使電氣設(shè)備過(guò)熱，振動(dòng)和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。

*造成燈光亮度的波動(dòng)(閃變)，影響工作效益。

*導(dǎo)致供電系統(tǒng)功率損耗增加。

諧波治理工程案例

溫州某10KV電解鋅工廠(chǎng)在未濾波之前，其功率因數(shù)為0.8，而采取普通的無(wú)功補(bǔ)償，又無(wú)法投入，1030KVA（630KVA 400KVA）的變壓器，直接由10KV變到126V，低壓側(cè)的電流達(dá)到14000A，5次諧波電流含量在高壓側(cè)達(dá)到21%。在濾除5次諧波后，5次諧波僅剩5%時(shí)，功率因數(shù)可以達(dá)到0.98。用戶(hù)由濾波前的每月罰款8000~10000元，到每月獎(jiǎng)勵(lì)1000元左右。這樣算下來(lái)，半年左右就可以收回成本，不僅為企業(yè)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，也為國(guó)家創(chuàng)建綠色電網(wǎng)出了一份力！

礦用提升機(jī)：

提升機(jī)作為大功率、頻繁啟動(dòng)、周期性沖擊負(fù)荷以及采用硅整流裝置對(duì)電網(wǎng)造成的無(wú)功沖擊和高次諧波污染等危害不僅危及電網(wǎng)安全，同時(shí)也造成提升機(jī)過(guò)電流、欠電壓等緊停故障的發(fā)生，影響了礦井生產(chǎn)。因此對(duì)提升機(jī)供電系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和高次諧波治理，對(duì)于提高礦井提升機(jī)和電網(wǎng)的安全運(yùn)行可靠性、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益意義巨大

提升機(jī)單機(jī)裝機(jī)功率大，在礦井總供電負(fù)荷中占的比重較大。伴隨煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、井筒的加深，要求配套的提升機(jī)裝置容量也越來(lái)越大，單機(jī)容量已達(dá)到2000～3000kW，有的甚至達(dá)到5400kW，單斗提升裝載量達(dá)34t。這么大的負(fù)載啟動(dòng)將對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊電流，無(wú)功電流成分較大，功率因數(shù)較低。所以大功率提升機(jī)對(duì)供電電網(wǎng)的容量和穩(wěn)定性要求更高。

其中大功率提升機(jī)主要的問(wèn)題是：

引起電網(wǎng)電壓降低及電壓波動(dòng)；

高次諧波含量豐富，其中普遍存在如2、4次偶次諧波與3、5、7、11等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更趨復(fù)雜化；

功率因數(shù)低

徹底解決上述問(wèn)題的方法是用戶(hù)必須安裝具有快速響應(yīng)速度的BF-2B動(dòng)態(tài)濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置，該裝置使用大功率可控硅開(kāi)關(guān)模組。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于2Oms，完全可以滿(mǎn)足嚴(yán)格的技術(shù)要求。保定巴方具有豐富的煤礦現(xiàn)場(chǎng)成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，如山西玉華煤礦等項(xiàng)目，濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置投運(yùn)至今運(yùn)行效果良好，單月節(jié)省電費(fèi)在10萬(wàn)元以上。

諧波治理產(chǎn)生

諧波主要是由于大容量整流或換流設(shè)備以及其它非線(xiàn)性負(fù)荷，導(dǎo)致電流波形畸變?cè)斐傻?。我們?duì)這些畸的變交流量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，即可得到50Hz的基波分量和頻率為基波分量整數(shù)倍的諧波分量。

諧波治理危害

1．諧波對(duì)系統(tǒng)的普遍影響

首先，諧波會(huì)增加設(shè)備的銅耗、鐵耗和介質(zhì)損耗進(jìn)而加劇熱應(yīng)力，從而運(yùn)行中需要降低設(shè)備的額定出力。其次，諧波還可以使電壓峰值增大，若忽略相位差，則峰值電壓上升的標(biāo)幺值就等于電壓峰值系數(shù)，這種電壓升高會(huì)導(dǎo)致絕緣應(yīng)力升高，最終有可能使電纜絕緣擊穿。最后，諧波還會(huì)引起負(fù)載設(shè)備損壞（這里負(fù)載設(shè)備損壞廣義的定義為由電壓畸變引起的任何設(shè)備故障或工作不正常），并縮短設(shè)備壽命。

另外，3倍數(shù)次諧波即使在負(fù)載平衡的情況下也會(huì)使中性線(xiàn)帶電流，并且此電流有可能等于甚至大于相電流。這種情況會(huì)導(dǎo)致零地電位差的升高，而且中性線(xiàn)上的開(kāi)關(guān)和電纜等的選取都需要做出適當(dāng)調(diào)整。此外，如果諧波引起了諧振，則極大的諧振電流會(huì)在電源系統(tǒng)中引起更大的破壞。

2．諧波影響柴油發(fā)電機(jī)組的正常供電

柴油發(fā)電機(jī)組的內(nèi)阻相對(duì)市電要大得多，諧波所造成的電壓波形失真也大很多。因此，在市電供電時(shí)，諧波的影響不易發(fā)現(xiàn)；但當(dāng)油機(jī)供電時(shí)，諧波對(duì)供電系統(tǒng)的影響就會(huì)明顯得多，比如使油機(jī)輸出的電壓波形出現(xiàn)嚴(yán)重失真。這時(shí)，如果油機(jī)的控制部分對(duì)嚴(yán)重失真的輸出波形進(jìn)行判斷，就可能會(huì)認(rèn)為是過(guò)壓、超頻等原因，從而造成油機(jī)停機(jī)；或者使UPS等通信重要負(fù)荷不能使用油機(jī)電源，而是依靠蓄電池放電供電，如市電停電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)造成UPS停機(jī)。所以，針對(duì)輸入電流諧波含量較大的設(shè)備，都要求必須增大油機(jī)與設(shè)備的配比倍數(shù)（即將油機(jī)降容使用），即將油機(jī)容量加大到設(shè)備容量的2～5倍，以減小諧波失真和繞組的發(fā)熱等情況。但這種方法的成本是非常昂貴的，而且也不能保證UPS和柴油發(fā)電機(jī)組的完全兼容，由于柴油發(fā)電機(jī)組的欠載，還會(huì)引出油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)方面的問(wèn)題。

另外，諧波使發(fā)電機(jī)的銅損和鐵損增加。當(dāng)發(fā)電機(jī)的自然振蕩頻率在脈動(dòng)磁場(chǎng)頻率附近時(shí)，發(fā)電機(jī)會(huì)發(fā)生超同步諧振。

3．諧波對(duì)電容器組的影響

諧波對(duì)電容器組的影響也比較嚴(yán)重，主要有以下幾種情況。

●電容器由于諧波電流而過(guò)載，因?yàn)殡娙萜鞯碾娍闺S著頻率的升高而減小，這使得電容器稱(chēng)為諧波的吸收點(diǎn)。同時(shí)，諧波電壓產(chǎn)生大電流會(huì)引起電容器熔絲熔斷。

●諧波往往會(huì)使介質(zhì)損耗增加，其直接后果是額外的發(fā)熱和設(shè)備的壽命縮短。

●電容器和電源電感結(jié)合構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率可以計(jì)算得出。在諧振情況下諧波被放大，最終的電壓會(huì)大大高于電壓額定值并導(dǎo)致電容器損壞或熔絲熔斷。

4．諧波對(duì)變壓器的影響

諧波環(huán)境下的變壓器會(huì)受到如下?lián)p害。

●負(fù)載損耗增加。負(fù)載損耗包括銅耗和雜散損耗（線(xiàn)圈渦流損耗）。雜散損耗是決定由非線(xiàn)性負(fù)載引起的變壓器鐵心額外發(fā)熱損耗的最重要因素。

●磁滯和渦流損耗增加。這些損耗會(huì)隨著頻率的升高而大大增加，而且由諧波引起的渦流損耗比由諧波引起的磁滯損耗大。

●變壓器電感與功率因數(shù)校正電容器之間可能產(chǎn)生諧振。

●由于峰值電壓增加而導(dǎo)致絕緣應(yīng)力增加。

上述損耗會(huì)導(dǎo)致變壓器發(fā)熱及相應(yīng)的壽命損失。

5．諧波對(duì)保護(hù)裝置、通信電路和電子設(shè)備等的影響

諧波還會(huì)干擾保護(hù)繼電器、測(cè)量設(shè)備、控制電路和通信電路以及用戶(hù)電子設(shè)備等，還會(huì)使靈敏設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)作或元件故障。諧波在以下幾個(gè)方面影響保護(hù)和控制裝置、測(cè)量設(shè)備、通信電路和電子負(fù)載。

●諧波影響斷路器的開(kāi)斷能力。

●受電壓和電流峰值或零值控制的繼電器會(huì)受到諧波的影響。在有諧波存在時(shí)，機(jī)電型繼電器的延時(shí)特性會(huì)改變。零序電流繼電器不能區(qū)分零序電流和3次諧波電流，從而導(dǎo)致誤跳閘。

●測(cè)量?jī)x表對(duì)非正弦信號(hào)呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)特性，從而導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確。

●諧波通過(guò)感性耦合干擾電話(huà)線(xiàn)路。

●由于過(guò)零點(diǎn)的移動(dòng)，諧波影響電子裝置和控制電路的正常工作。

●諧波干擾用戶(hù)負(fù)載，這對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特別值得關(guān)注。

●諧波縮短白熾燈的壽命和引起熒光燈的故障。