導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇諧波電流，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞　諧波電流：有源濾波器：工廠電系統(tǒng)

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展。越來(lái)越多的大容量可控硅整流設(shè)備、各種變流器和變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。這些非線性負(fù)載一方面向電網(wǎng)注入諧波電流。另一方面又是工廠供電系統(tǒng)中的終端用戶。因此?？捎行У鼐偷匾种浦C波電流，以減小其對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)造成的危害，具有十分重要的意義。

1　諧波定義

供電系統(tǒng)諧波的定義是對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)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(chēng)為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn／f1)稱(chēng)為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時(shí)也存在非整數(shù)倍諧波，稱(chēng)為非諧波(Non-harmonics)或分?jǐn)?shù)諧波。諧波實(shí)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(cè)量、危害及抑制，其頻率范圍一般為2≤n≤40。

2　諧波源

向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備稱(chēng)為諧波源。具有非線性特性的電氣設(shè)備是主要的諧波源。例如帶有功率電子器件的變流設(shè)備，交流控制器和電弧爐、感應(yīng)爐、熒光燈、變壓器等。我國(guó)工業(yè)企業(yè)也越來(lái)越多的使用產(chǎn)生諧波的電氣設(shè)備。例如晶閘管電路供電的直流提升機(jī)、交一交變頻裝置、軋鋼機(jī)直流傳動(dòng)裝置、晶閘管串級(jí)調(diào)速的風(fēng)機(jī)水泵和冶煉電弧爐等。這些設(shè)備取用的電流是非正弦形的，其諧波分量使系統(tǒng)正弦電壓產(chǎn)生畸變。諧波電流的量取決于諧波源設(shè)備本身的特性及其工作狀況，而與電網(wǎng)參數(shù)無(wú)關(guān)。故可視為恒流源。

各種晶閘管電路產(chǎn)生的諧波次數(shù)與其電路形成有關(guān)，稱(chēng)為電路的特征諧波。對(duì)稱(chēng)三相變流電路的網(wǎng)側(cè)特征諧波次數(shù)為：

n=kp±1　k=1、2、3…(正整數(shù))

式中p為一個(gè)電網(wǎng)周期內(nèi)脈沖觸發(fā)次數(shù)(或稱(chēng)脈動(dòng)次數(shù))。除特征諧波外，在三相電壓不平衡，觸發(fā)脈沖不對(duì)稱(chēng)或非穩(wěn)定工作狀態(tài)下，上述電路還會(huì)產(chǎn)生非特征諧波。進(jìn)行諧波分析和計(jì)算最有意義的是特征諧波，如5，7，11，13次等。

當(dāng)電網(wǎng)接有多個(gè)諧波源時(shí)。由于各諧波源的同次諧波電流分量的相位不同。其和將小于各分量的算術(shù)和。

變壓器激磁電流中含有3，5，7等各次諧波分量。由于變壓器的原副邊繞組中總有一組為角形接法。為3次諧波提供了通路，故3次諧波電流不流入電網(wǎng)。但當(dāng)各相激磁電流不平衡時(shí)，可使3次諧波的殘余分量(最多可達(dá)20％)進(jìn)入電網(wǎng)。

3　諧波限值

為使電網(wǎng)諧波電壓保持在允許值以下，必須限制諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流量。大多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼制定了電網(wǎng)諧波管理的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。諧波管理標(biāo)準(zhǔn)的制定是基于電磁相容性的原則，即在一個(gè)共同的電磁環(huán)境中，電氣設(shè)備既能正常工作，又不得過(guò)量地干擾這個(gè)環(huán)境

我國(guó)已于1993年頒布了限制電力系統(tǒng)諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》，規(guī)定了公用電網(wǎng)諧波電壓限值和用戶向公用電網(wǎng)注入諧波電流的允許值。

電壓或電流的正弦波形受諧波影響而畸變的程度用諧波電壓或電流含有率表示：

HRVn=(Un/U1)100％

HRIn=(In/11)100％式中Un、In為第n次諧波電壓、電流有效值；

U1、I1為基波電壓、電流有效值。

4　諧波危害

諧波增加電氣設(shè)備的熱損耗。干擾其功能甚至引發(fā)故障。另外諧波可對(duì)信息系統(tǒng)產(chǎn)生頻率藕合干擾。

1)電動(dòng)機(jī)

諧波電壓在電動(dòng)機(jī)短路阻抗上產(chǎn)生的諧波電流和電動(dòng)機(jī)負(fù)序基波電流I―起使設(shè)備產(chǎn)生附加熱損耗，并且在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)容易發(fā)展成干擾力矩。諧波電流和負(fù)序基波電流有效值之和一般不得大于電動(dòng)機(jī)額定電流Ie的5％－10％。

如果電動(dòng)機(jī)不是按額定功率連續(xù)運(yùn)行，可以允許短時(shí)超出上述限值。

2)電容器

諧波可使電容器過(guò)流發(fā)熱。

有關(guān)規(guī)程規(guī)定電容器長(zhǎng)期工作電流不得超過(guò)1.3倍額定電流(Ie=1CUn)。位于諧波源附近的電容器或者濾波電容器通常按較高的電流有效值特殊制造。

3)電子裝置

諧波電壓可使晶閘管觸發(fā)裝置發(fā)生觸發(fā)錯(cuò)誤，甚至導(dǎo)致設(shè)備故障。諧波也會(huì)對(duì)電網(wǎng)音頻控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)和不良影響。

4)通訊系統(tǒng)

在2.5kHz以下導(dǎo)線間電感電容藕合作用隨頻率呈近似線性上升，特別是較高次諧波會(huì)對(duì)通訊及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾。

在工廠供電系統(tǒng)中，一般設(shè)置無(wú)源濾波器來(lái)抑制諧波電流，由于濾波器中的電容器組成本較高。而且轉(zhuǎn)折頻率確定較為粗糙。因此濾波效果并不十分理想。電力有源濾波器作為一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波電流和補(bǔ)償無(wú)功功率的新型電力電子裝置，它可以對(duì)大小、頻率都在變化的諧波電流和變化的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。因此，有源濾波器具有良好的濾波效果。

篇2

關(guān)鍵詞：諧波；節(jié)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

現(xiàn)代工礦企業(yè)中，由380V交流變頻器啟動(dòng)的泵類(lèi)及風(fēng)機(jī)類(lèi)等感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式已得到廣泛應(yīng)用，由于其生產(chǎn)所需物料流量和電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n成正比，且電機(jī)軸功率又與n3成正比。因此通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)不僅可快捷方便地調(diào)節(jié)生產(chǎn)物料流量，而且節(jié)能效果十分可觀。

但是，由于目前低壓交流變頻器基本采用三相橋式整流——逆變方式，對(duì)所供電的變

壓器來(lái)說(shuō)，它實(shí)際上就是個(gè)六脈波整流的，以產(chǎn)生5次7次等諧波為主的諧波發(fā)生源，盡管

變頻器本體要求有諧波治理功能，但隨著制造廠家和變頻器接入總?cè)萘康牟煌?，這一諧波源

注入的諧波量也不同。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T14549—1993規(guī)范規(guī)定，電壓為380V供電系統(tǒng)內(nèi)注入

公共點(diǎn)的諧波電流允許值如下：

基準(zhǔn)容量Sj=10MVA時(shí)380V電網(wǎng)各次諧波電流允許值（表一）

諧波次數(shù) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 17

允許電流Igh(A) 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 18

如果注入的諧波電流超出上述允許值，將對(duì)連接于同一配電系統(tǒng)內(nèi)的用電設(shè)備造成嚴(yán)重不良影響。

以某商場(chǎng)變電所為例：變電所內(nèi)一臺(tái)10/0.4KV，容量為2000KVA變壓器，同時(shí)供電給15臺(tái)總?cè)萘考s1200KW的380V變頻器調(diào)速循環(huán)水泵，盡管均在額定負(fù)載下正常運(yùn)行，但變壓器和電動(dòng)機(jī)卻溫升異常高，特別是功率因數(shù)補(bǔ)償用用電容器柜，不僅過(guò)熱，甚至無(wú)法投入運(yùn)行。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)5及7次以上諧波電流超標(biāo)1至2倍，后經(jīng)諧波治理，才消除上述異?，F(xiàn)象。

綜上所述，對(duì)電氣工程設(shè)計(jì)而言，能夠通過(guò)計(jì)算，預(yù)先判定車(chē)間變壓器接入多大容量的變頻器才不致使注入的諧波電流超標(biāo)？一旦超標(biāo)又怎樣在補(bǔ)償功率因數(shù)的同時(shí)進(jìn)行諧波治理？而不是在生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題后才補(bǔ)救！

本文提出的計(jì)算方法，經(jīng)工程實(shí)例驗(yàn)證，在回答上述問(wèn)題方面作為判據(jù)應(yīng)用是可行的（并不是精確的諧波計(jì)算），具體內(nèi)容如下：

1、三項(xiàng)系統(tǒng)中應(yīng)計(jì)算的各次諧波

三相系統(tǒng)中由于共對(duì)稱(chēng)性，偶次諧波被抵消而不存在，3及3的倍數(shù)諧波所構(gòu)成的零序諧波在線電壓中不存在；只有3k+1次構(gòu)成的正序諧波7、13、19……次和3k-1構(gòu)成的5、11、17……次負(fù)序諧波，為方便應(yīng)用，只對(duì)三相變頻器注入的5、7、11、13、17次諧波電流進(jìn)行估算，亦滿足工程要求。

2、按照國(guó)標(biāo)GB/T14549—1993的規(guī)定值（表一）折算變壓器諧波電流允許值

現(xiàn)以實(shí)例說(shuō)明:有一臺(tái)10/0.4KV，容量S=1600KVA，短路阻抗Δu%=6%的變壓器，已有其它380V負(fù)荷470KW，自然功率因數(shù)0.78，另外供電給變頻器調(diào)速電機(jī)總?cè)萘?80KW，要求

將變壓器0.4KV側(cè)提高到0.9以上，并判別諧波電流是否超標(biāo)和采取治理措施。

（1）供電系統(tǒng)圖：

（2）1600KVA變壓器的諧波電流允許值：

變壓器最大短路容量Sk=S/Δu%=1600/0.06=26.7MVA

各次諧波電流允許值按下式折算

Ib·h=Sk·IG·h/Sj

式中Sj——表（一）基準(zhǔn)容量10MVA

IG·h——表（一）各次諧波電流允許值

按上式折算結(jié)果如下：

1600KVA 0.38KV側(cè)諧波電流允許值表（二）

諧波次數(shù) 5 7 11 13 17

電流允許值Ib·h（A） 165.54 117.48 74.76 64.08 48.06

注：為簡(jiǎn)化計(jì)算，只取5~17次諧波即可

（3）變壓器諧波電流允許值的總有效值：

Ib·e=

=

=161A

3、計(jì)算實(shí)際接入的變頻器總諧波電流有效值

（1）變頻器總接入容量PF=680KW

總有效電流IF=PF/U=680/x0.38=1033A

則總基波電流IFj=IF/1.05=1033/1.05=984A

（注：在三相六脈波整流電路中，可近似取有效電流等于1.05倍基波電流值）

由上訴基波電流值可推算出5、7、11……次諧波電流值，見(jiàn)表（三）

總功率為680KW的變頻器各次諧波電流值表（三）

諧波次數(shù) 5 7 11 13 17

電流允許值Ib·h（A） 196.8 140.6 89.5 75.7 57.9

（2）計(jì)算實(shí)際接入的變頻器總諧波電流有效值：

IF·e=

=275A

4、判定結(jié)果和對(duì)策

（1）判定結(jié)果：

根據(jù)上述計(jì)算，1600KVA變壓器允許輸入的諧波電流有效值為161A,而接入系統(tǒng)的變頻器產(chǎn)生的總諧波電流有效值為275A，超出114A，判定結(jié)果為諧波電力超標(biāo)。

（2）對(duì)策：

按照實(shí)例要求，用電負(fù)荷功率因數(shù)應(yīng)提高到0.9以上，并對(duì)超標(biāo)諧波電流進(jìn)行治理。

鑒于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合考量，用電負(fù)荷中的純無(wú)功功率可采用移相電容器作為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償：

例題中P=470KW,COSφ=0.78。目標(biāo)值取COSφM=0.92

則補(bǔ)償?shù)碾娙萜鳠o(wú)功功率 Qc=470（tgφ-tgφm）

=470（0.8-0.426）

=176kvar

而由變頻器諧波電流有效值產(chǎn)生的這種畸變功率則可用技術(shù)上比較成熟的靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）治理，但由于其價(jià)格昂貴，所以只對(duì)超標(biāo)部分諧波畸變功率補(bǔ)償即可：

超標(biāo)部分電流：

I=IFe-Ib·e

=275A-161A

=114A（忽略IFe和Ib·e的相位差）

則靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）容量為

QSVG=UI

= x 0.38KV X 114A

=75KVAR

這樣針對(duì)不同補(bǔ)償對(duì)象采用不同解決方案，既穩(wěn)妥可靠，又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

5、結(jié)尾語(yǔ)

上述計(jì)算方法僅為電氣工程設(shè)計(jì)中就接入變壓器的低壓變頻器總量是否會(huì)造成諧波電流超標(biāo)，提供一種判定手段，以利于對(duì)諧波污染程度的進(jìn)一步研究和解決。

參考文獻(xiàn)：

篇3

關(guān)鍵詞　地鐵,信號(hào)系統(tǒng),電磁干擾,諧波,不平衡電流  

車(chē)輛的電力牽引系統(tǒng)多采用軌道作為其回流線,與軌道電路利用同一對(duì)鋼軌傳輸電能和信息。盡管從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程技術(shù)(回流線、平衡棒、迷流網(wǎng)、軌旁選頻)等環(huán)節(jié)做了許多防范,然而,直流電力牽引對(duì)軌道電路信息是否具有干擾以及干擾機(jī)制尚無(wú)定論。上海軌道 交通 1、2、3號(hào)線均采用直流電力牽引方式,與我國(guó)電氣化鐵路的交流電力牽引有很大的不同。直流電力牽引對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾 研究 作為一個(gè)新的課題,值得研究探討。 1　牽引供電方式       上海軌道交通的直流1500v牽引供電系統(tǒng)采用“浮空”供電方式(即正、負(fù)極均不接地)。圖1為地鐵牽引供電系統(tǒng)示意圖。其中,牽引變電所正極接觸網(wǎng)(圖中線1)車(chē)輛負(fù)載(圖中線2)輪對(duì)軌條回流線(圖中線3)牽引變電所負(fù)極(圖中線4),構(gòu)成供電系統(tǒng)主回流。另外,由于鋼軌直接敷設(shè)在整體道床中(整體道床中預(yù)制鋼筋組成排流網(wǎng)),鋼軌對(duì)地并非完全絕緣而形成迷流(圖中線5),經(jīng)迷流收集網(wǎng)和二極管回流到牽引變電所的負(fù)極,以減緩洞體和道床中鋼結(jié)構(gòu)骨架的電化腐蝕。       目前 上海軌道交通牽引供電方式有兩種:①直接用高壓三相電網(wǎng)電壓,由牽引變電所6相牽引變壓器變壓,經(jīng)全波整流形成相對(duì)平滑、12脈波的1500v直流電壓;②由前、后各相移7.5°的2組6相牽引變壓器,并聯(lián)成12相電壓,再經(jīng)全波整流形成具有24脈波的1500v牽引電壓,給牽引接觸網(wǎng)供電。以后一種方式為例,12相全波整流24脈波的1500v“直流”電壓,經(jīng) 計(jì)算 其理想波形的脈動(dòng)系數(shù)僅為50/1500≈3.3%。應(yīng)該說(shuō),它對(duì)信息傳輸系統(tǒng)的影響很小。因此,研究電力牽引對(duì)軌道電路傳輸系統(tǒng)的影響,切入點(diǎn)應(yīng)該是在列車(chē)運(yùn)行期間,由于電源波動(dòng)、整流件換向、大負(fù)載變化、列車(chē)起動(dòng)或制動(dòng)、供電臂切換、車(chē)輛逆變[2]等產(chǎn)生的諧波的影響以及不平衡電流的影響。 2　牽引電流的諧波對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的影響       通過(guò)在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),當(dāng)全線僅一列試驗(yàn)車(chē)運(yùn)行時(shí),牽引電壓、電流隨列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)而有明顯變化。實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2所示。

從該圖中可以看出:       接觸網(wǎng)1500v“直流”電壓波動(dòng)范圍為1400~1800v,且時(shí)有突變;       列車(chē)制動(dòng)時(shí)逆變反饋電壓增幅近100v;       接觸網(wǎng)直流電流波動(dòng)范圍為0~1400a,與列車(chē)運(yùn)行關(guān)系密切。減速滑行不耗能,且時(shí)有逆變反饋電壓;       接觸網(wǎng)交流電流波動(dòng),峰峰值近100a,其諧波能量應(yīng)予以特別關(guān)注。       測(cè)試結(jié)果說(shuō)明,接觸網(wǎng)電壓、電流隨列車(chē)狀態(tài)而有明顯變化。它們產(chǎn)生的相對(duì)高能諧波成分可能會(huì)隨機(jī)地介入到地鐵信號(hào)傳輸系統(tǒng)的頻帶內(nèi)。 3　牽引電流不平衡對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的 影響       兩側(cè)軌道阻抗的不平衡會(huì)造成牽引電流在兩軌條上流過(guò)不相等的電流值,從而在軌間形成不平衡電壓差δv=v左軌條-v右軌條。該電壓差和軌道電路信號(hào)疊加,其諧波極有可能干擾軌道電路信號(hào)的正常傳輸。 3.1　牽引電流不平衡系數(shù)       牽引電流不平衡示意圖如圖3所示。

牽引電流不平衡系數(shù)[3]       式中:is1為第一根鋼軌中的牽引回流電流;is2為第二根鋼軌中的牽引回流電流。 3.2　牽引電流不平衡對(duì)軌道電路影響測(cè)試       在現(xiàn)場(chǎng)按圖4所示對(duì)牽引電流不平衡進(jìn)行了測(cè)試。i棒的中心是牽引電流回流點(diǎn),選取a、b兩點(diǎn),來(lái)比較兩條鋼軌上的牽引電流。測(cè)試的電流波形如圖5所示。

根據(jù)前面 分析 ,在直流電力牽引方式下,牽引電流的直流部分不會(huì)對(duì)信號(hào)造成干擾,所以只分析牽引電流的交流部分的不平衡系數(shù)。       由非正弦信號(hào)有效值的定義式:       式中:t為周期;i為周期電流;u為周期電壓;i0~in為各次電流諧波分量;u0~un為各次諧波電壓分量。

篇4

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車(chē)；交流充電樁；EMI濾波器

基于國(guó)家的新能源產(chǎn)業(yè)政策和國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于大力推進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)充電站建設(shè)的工作思路，充分調(diào)研充電站設(shè)備的市場(chǎng)現(xiàn)狀，按照充電站功能設(shè)置，主要分為四個(gè)功能子模塊，分別為：配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池調(diào)度系統(tǒng)、充電站監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)模塊做好電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備的研發(fā)和 監(jiān)控工作。主要生產(chǎn)的充電站設(shè)備包括高、低壓配電柜、濾波無(wú)功補(bǔ)償裝置、電能監(jiān)控設(shè)備、計(jì)量計(jì)費(fèi)設(shè)備、發(fā)電上網(wǎng)設(shè)備、電池自動(dòng)化更換工具、整車(chē)充電機(jī)、模塊電池以及監(jiān)控系統(tǒng)的大中型充電站、電池更換站中使用設(shè)備，還包括公共場(chǎng)所和家庭使用的充電樁。

1 交流充電樁簡(jiǎn)介

交流充電樁，又稱(chēng)交流供電裝置，是指固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（辦公樓宇、商場(chǎng)、公共停車(chē)場(chǎng)等）和居民小區(qū)停車(chē)場(chǎng)或充電站內(nèi)，采用傳到方式為具有車(chē)載充電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)提供人機(jī)交互操作界面及交流充電接口充電，并具備相應(yīng)測(cè)控保護(hù)功能的專(zhuān)業(yè)裝置，功率一般不大于7KW。

交流充電樁由樁體、電氣主回路、控制模塊、人機(jī)交互模塊組成。采用復(fù)費(fèi)率電子式電能表，帶485接口；在充電樁進(jìn)線端加裝防雷器，防雷器帶有信號(hào)輸出回路，提供防雷器動(dòng)作信號(hào)；選用的進(jìn)線斷路器自帶漏電保護(hù)功能；采用微型斷路器配置操作機(jī)構(gòu)，具有帶符合分?jǐn)嗄芰瓦^(guò)流保護(hù)能力。

2 充電（站）樁諧波源分析

位于蘇州市供電公司院內(nèi)的電動(dòng)汽車(chē)充電樁，由配電室內(nèi)三相電引至室外配電箱再分配至各個(gè)充電樁，充電樁供電電壓均為單相220V，配備電子計(jì)費(fèi)以及信號(hào)遠(yuǎn)傳功能。我們?cè)诳偱湟约懊總€(gè)充電樁內(nèi)分別安裝了在線檢測(cè)儀表，共六處數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，以高速采樣記錄在充電過(guò)程中諧波含量的變化情況。

充電樁配電以及測(cè)點(diǎn)（黑圈部分）示意圖：

圖1 充電樁總線-1

由于所測(cè)五臺(tái)充電樁充電對(duì)象均為海馬汽車(chē)公司生產(chǎn)同款車(chē)型，因此單臺(tái)數(shù)據(jù)相差甚少，在此只對(duì)總線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由圖1：在單臺(tái)充電負(fù)載上電初期電流由0安培逐漸增大至9.99安培直至穩(wěn)定，電流諧波畸變率會(huì)隨著電流的變化出現(xiàn)閃變，最高達(dá)到73%，隨著充電電流的穩(wěn)定也會(huì)隨之穩(wěn)定接近于3%。

圖2 充電樁總線-2

由圖2：在兩臺(tái)充電樁同時(shí)工作功率接近于4kw，電流諧波畸變率接近于3%，諧波量較小，且相對(duì)平穩(wěn)。

圖3 充電樁總線-3

由圖3：在三臺(tái)充電樁同時(shí)工作有功功率接近于在6kw左右，電流諧波畸變率接近于15.6%，較之前有增加趨勢(shì)。

圖4 充電樁總線-4

由圖4：在四臺(tái)充電樁同時(shí)工作有功功率接近于在8kw左右，電流諧波平均畸變率最大接近于4%，較之前有減小趨勢(shì)。

圖5 充電樁總線-5

由圖5：在五臺(tái)充電樁同時(shí)工作有功功率接近于在10kw左右，電流諧波平均畸變率正常為3%左右，但在最后斷電瞬間諧波畸變率最大超過(guò)60%。

圖6 充電樁5線

由圖6：?jiǎn)蜗嚯娏髌娲沃C波畸變率已超過(guò)40%，如若多臺(tái)充電樁同時(shí)工作對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定的危害。

3 充電（站）樁產(chǎn)生諧波造成的危害

充電（站）樁采用的充電機(jī)是非線性設(shè)備，運(yùn)行時(shí)會(huì)影響電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。充電（站）樁對(duì)電力系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在造成諧波污染和電網(wǎng)功率因數(shù)下降等方面。諧波污染對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的危害主要有：

（1）對(duì)電費(fèi)計(jì)量系統(tǒng)：將諧波電流計(jì)為有功電流，造成用戶多支出電費(fèi)。

（2）對(duì)計(jì)算機(jī)和一些其他電子設(shè)備：較高的諧波可導(dǎo)致控制設(shè)備誤動(dòng)作，進(jìn)而造成生產(chǎn)或運(yùn)行中斷。

（3）對(duì)變壓器：諧波電流可導(dǎo)致銅損和雜散損耗增加，諧波電壓則會(huì)增加鐵損，加劇變壓器發(fā)熱，而且諧波也會(huì)導(dǎo)致變壓器噪聲增加。

（4）對(duì)功率因數(shù)補(bǔ)償電容器：諧波引起的發(fā)熱和電壓增加會(huì)導(dǎo)致電容器使用壽命的縮短，導(dǎo)致機(jī)械存在受損危險(xiǎn)。諧波引起 中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振將導(dǎo)致諧波電壓和電流會(huì)明顯地高于在吳諧振情況下出現(xiàn)的濾波電壓和電流。

（5）對(duì)電子設(shè)備：電壓諧波畸變率會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)對(duì)電壓過(guò)零點(diǎn)與電壓為點(diǎn)的判斷錯(cuò)誤，是控制系統(tǒng)失控。

（6）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)：機(jī)械振動(dòng)會(huì)受到諧波電流和基波頻率磁場(chǎng)的影響，如果機(jī)械諧振頻率與電氣勵(lì)磁頻率重合，可發(fā)生共振進(jìn)而產(chǎn)生很高的機(jī)械應(yīng)力。

（7）對(duì)電子設(shè)備和繼電保護(hù)：導(dǎo)致電子保護(hù)式低壓斷路器之固態(tài)跳脫裝置不正常跳閘。電網(wǎng)上一般的諧波很可能對(duì)由序分量過(guò)濾器組成啟動(dòng)元件的保護(hù)及自動(dòng)裝置產(chǎn)生干擾。

目前國(guó)際上公認(rèn)，諧波的“污染”是電力系統(tǒng)的公害，必須采取措施加以限制。供電部門(mén)為了避免諧波問(wèn)題的副作用，對(duì)用戶與電網(wǎng)公共耦合點(diǎn)上的諧波電壓和諧波電流水平，都給出諧波的允許標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定負(fù)荷接入系統(tǒng)前必須滿足諧波標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》。

4 EMI濾波器的作用

電源線是干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑，通過(guò)電源線，電網(wǎng)的干擾可以傳入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作，同時(shí)設(shè)備產(chǎn)生的干擾也可能通過(guò)電源線傳到電網(wǎng)上，干擾其他設(shè)備的正常工作。因此，必須在設(shè)備的電源進(jìn)線處加入EMI濾波器，這種濾波器是低通濾波器，它只允許設(shè)備正常工作頻率信號(hào)進(jìn)入設(shè)備（一般來(lái)說(shuō)就是工頻50HZ，60HZ或者中頻400HZ），而對(duì)高頻的干擾信號(hào)有較大的阻礙作用。

EMI濾波器的主要作用就是抑制交流電網(wǎng)中的高頻干擾對(duì)設(shè)備的影響和抑制設(shè)備對(duì)交流電網(wǎng)的干擾；主要功能是允許某一部分頻率的信號(hào)順利的通過(guò)，而另外一部分頻率的信號(hào)則受到較大的抑制，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)選頻電路。

濾波器中，把信號(hào)能夠通過(guò)的頻率范圍，稱(chēng)為通頻帶或通帶；反之，信號(hào)受到很大衰減或完全被抑制的頻率范圍稱(chēng)為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱(chēng)為截止頻率；理想濾波器在通帶內(nèi)的電壓增益為常數(shù)，在阻帶內(nèi)的電壓增益為零；時(shí)間濾波器的通帶和阻帶之間在一定頻率范圍內(nèi)的過(guò)渡帶。

高頻開(kāi)關(guān)電源由于其在體積、重量、功能密度、效率等方面的諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防、家電產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域。在開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用于交流電網(wǎng)的場(chǎng)合，整流電路往往導(dǎo)致輸入電流的斷續(xù)，這除了大大降低輸入功率因數(shù)外，還增加了大量高次諧波。同時(shí)，開(kāi)關(guān)電源中功率開(kāi)關(guān)管的高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作（從十幾KHZ道數(shù)MHZ），形成了EMI騷擾源。從已發(fā)表的開(kāi)關(guān)電源論文可知，在開(kāi)關(guān)電源中主要存在的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和進(jìn)場(chǎng)輻射干擾，傳導(dǎo)干擾還會(huì)注入電網(wǎng)，干擾接入電網(wǎng)的其他設(shè)備。

減少傳導(dǎo)干擾的方法有很多，諸如合理鋪設(shè)地線，采取星型鋪地，避免環(huán)形地線，盡可能減少公共阻抗；設(shè)計(jì)合理的緩沖電路；減少電路雜散電容等。除此之外，可以利用EMI濾波器衰減電網(wǎng)與開(kāi)關(guān)電源對(duì)彼此的噪聲干擾。

一般我們常把干擾分為共模干擾和差模干擾兩大類(lèi)。所謂共模干擾就是任何載流導(dǎo)體與參考地之間不希望有的電位差；而差模干擾則是任何兩個(gè)載流導(dǎo)體之間不希望有的電位差。這兩種干擾的來(lái)源可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：

共模干擾的來(lái)源：

架空導(dǎo)線載傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)受到周?chē)臻g電磁環(huán)境的輻射，火線、中線和安全地上所感應(yīng)的信號(hào)的輻射值和相位幾乎是相等的，由于安全地線要和大地相連接，所以就形成了火線、中線和安全之間的共模干擾。

差模干擾的來(lái)源：

共用一條輸電線的不同設(shè)備，當(dāng)其中的某一設(shè)備進(jìn)行切換操作時(shí)，火線和中線之間會(huì)形成幅值大致相等而相位相反的信號(hào)，這種信號(hào)就是差模干擾。簡(jiǎn)單地說(shuō)，共模干擾就是兩個(gè)都是進(jìn)去，而差模干擾則是一進(jìn)一出。

EMI濾波器是一種由電感和電容組成的低通濾波器，它能讓低頻的有用信號(hào)順利通過(guò)，而對(duì)高頻干擾有抑制作用。怎么樣才能抑制這些高頻干擾信號(hào)呢？無(wú)非就是要在信號(hào)進(jìn)入設(shè)備之前把它遏制，也就是說(shuō)，在輸入電路部分對(duì)高頻干擾形成所謂的阻抗失配。

圖7 EMI濾波器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

圖7中的L就是共模電感，它是在同一個(gè)磁環(huán)上繞制兩個(gè)繞向相反，匝數(shù)相同的線圈所形成的，它只對(duì)共模干擾有抑制作用，對(duì)差模干擾卻沒(méi)有抑制作用，我們可以從物理的角度來(lái)解釋?zhuān)划?dāng)電網(wǎng)輸入共模干擾時(shí)，這兩種方向相同的縱向噪聲電流由右手螺旋定則可知，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通順向串連磁通相加，電感呈現(xiàn)出高阻抗，阻止共模干擾進(jìn)入開(kāi)關(guān)電源。同時(shí)也阻止了開(kāi)關(guān)電源所產(chǎn)生的干擾向電網(wǎng)擴(kuò)散，以免污染交流電網(wǎng)。而差模干擾電流和在L1和L2中所產(chǎn)生的磁通，它們反向串連，磁通相互抵消，感抗為零。差模干擾和工頻交流電在形式上是一樣的，所以共模電感對(duì)差模干擾和工頻交流有用信號(hào)都沒(méi)有影響。

5 治理后的諧波分析

圖8 總諧波趨勢(shì)圖

由圖8：治理后的電流總畸變率相對(duì)保持在5%一下（在電網(wǎng)電壓下降閃變時(shí)畸變率最高達(dá)到45%）按照單項(xiàng)最高充電電流20A計(jì)算，畸變電流均在8A以下，相對(duì)較小。

圖9 電流平均諧波趨勢(shì)圖

由圖9：治理后電流平均諧波畸變率非常地小，電網(wǎng)質(zhì)量非常的干凈。

圖10 整體趨勢(shì)圖

由圖10整體趨勢(shì)圖三相電流諧波電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定值：

依據(jù)GB/T14549-1993電網(wǎng)質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波對(duì)注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值的規(guī)定，如下表：

圖11 電壓諧波趨勢(shì)

由圖11，治療后的電壓諧波畸變率在負(fù)載變動(dòng)的情況下仍保持在2%，完全符合0.38KV電壓總諧波畸變率低于5%相關(guān)規(guī)定。依據(jù)GB/T14549-1993電網(wǎng)質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波對(duì)公共電網(wǎng)諧波電壓限值的規(guī)定，如下表：

6 結(jié)論

該套充電裝置治理后整體電壓諧波畸變率以及畸變電流均滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)定，只有在單臺(tái)設(shè)備上電以及斷電瞬間電流諧波畸變率較大些。

由于很多充電裝置安裝在普通的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)，因此變壓器的容量較小，距離變壓器的距離較遠(yuǎn)，因此，與工業(yè)場(chǎng)合相比，諧波電流發(fā)射會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的諧波電壓。這些諧波電壓會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)上的信息設(shè)備、電子設(shè)備、家用電器等工作異常。因此諧波的問(wèn)題我們應(yīng)當(dāng)時(shí)刻予以重視和關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：淺層沉淀 波形斜板 側(cè)向流沉淀 側(cè)向流波

以“淺層沉淀”原理為理論基礎(chǔ)的斜板、斜管沉淀技術(shù)在水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，出現(xiàn)了不同水流方向與不同型式的斜板、斜管組合的多種沉淀裝置。長(zhǎng)春中日友好水廠從工藝到設(shè)備全部引進(jìn)的側(cè)向流普通斜板沉淀池和哈爾濱三水廠由國(guó)外提供技術(shù)參數(shù)的側(cè)向流帶翼斜板沉淀池先后投產(chǎn)，成為我國(guó)大型水廠采用側(cè)向流沉淀技術(shù)的開(kāi)端。

北京市市政設(shè)計(jì)研究總院在異向流波形斜板沉淀技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，綜合側(cè)向流的長(zhǎng)處和波形板的特點(diǎn)，進(jìn)行了側(cè)向流波形斜板沉淀工藝試驗(yàn)研究，獲得并確定了側(cè)向流波形斜板沉淀工藝的結(jié)構(gòu)特征和設(shè)計(jì)參數(shù)。此項(xiàng)成果已在北京市第九水廠二期、三期工程(各50萬(wàn) m3／d)和深圳市筆架山水廠改造工程(32萬(wàn)m3/d)中采用。此項(xiàng)成果九三年獲北京市科技進(jìn)步獎(jiǎng)，九六年被建設(shè)部列為重點(diǎn)科技推廣項(xiàng)目，被國(guó)家科委列入《國(guó)家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃指南》項(xiàng)目。

1 側(cè)向流波形斜扳沉淀工藝的提出

1.1 沉淀池設(shè)計(jì)理論

沉淀池設(shè)計(jì)基本理論，主要有兩條內(nèi)容。

其一，理論上100％去除的最小顆粒沉速與池深無(wú)關(guān)，而決定于沉淀池單位沉淀面積通過(guò)的流量，稱(chēng)為表面負(fù)荷率。

F＝Q／A

(1)

式中　F——表面負(fù)荷率 (m3/m2·s)

Q——流量 (m3/s)

A——沉淀面積 (m2)

其二，懸浮顆粒在理想沉淀池中的去除率只取決于沉淀池的表面負(fù)荷率，而與其它因素如池長(zhǎng)、池深、水平流速及沉淀時(shí)間無(wú)關(guān)。

E＝ui／F

(2)

式中　E——懸浮顆粒去除率

ui——具有小于截留速度的顆粒沉速

1.2 實(shí)際沉淀池的沉淀效率

上述設(shè)計(jì)理論是建立在理想沉淀池的三項(xiàng)假設(shè)上的，即沉淀區(qū)的水流在任何一點(diǎn)處的流速完全相同、懸浮顆粒的濃度及分布在池深方向上完全一致并在沉降過(guò)程中沉速不變和任何顆粒一觸及池底就被有效去除。

而實(shí)際沉淀池內(nèi)的流速不可能完全相同，而是具有一定的流速分布；沉淀池中的絮體不僅大小不一，且具有繼續(xù)絮凝現(xiàn)象，在沉降過(guò)程中顆粒濃度及分布在池深方向上主要由于同向絮凝作用而不會(huì)完全一致，沉速也會(huì)發(fā)生變化；到達(dá)池底的顆粒，由于沉淀池結(jié)構(gòu)等方面因素不一定能被全部除去。

由于實(shí)際沉淀池與理想沉淀池存在明顯差異，因此相同表面負(fù)荷率情況下實(shí)際沉淀池去除率將大大低于理想沉淀池，用下式表示：

Er＝K·Ea

(3)

式中 Er——實(shí)際去除率

Ea——理想去除率

K——系數(shù)(K＜I)

影響 K值的主要因素：其一是因反應(yīng)的完善程度而產(chǎn)生的絮體性質(zhì)，即礬花的密度、大小和均勻性。礬花的密度在很大程度上受水質(zhì)和混凝劑品種與投加量的制約，而礬花的大小及均勻性主要取決于絮凝反應(yīng)的形式與性能。其二則是沉淀池的結(jié)構(gòu)型式，能否使反應(yīng)后的礬花及時(shí)有效地與水體分離而去除。

1.3 側(cè)向流波形斜板沉淀工藝設(shè)想

利用斜板或斜管增大沉淀面積是提高沉淀效率行之有效的措施。按照水流方向與沉泥下滑方向的關(guān)系，分為同向流、異向流(逆向流)和側(cè)向流(橫向流)。同向流或異向流沉淀時(shí)，水流動(dòng)力對(duì)懸浮顆粒所受重力都有較大影響或干擾。側(cè)向流則不然，水流方向與沉泥下滑方向相互垂直，對(duì)下滑影響較小，因而可獲得較理想的沉淀效果。

以往的側(cè)向流平板斜板因其剛度低為減少變形采用增加板厚和設(shè)置肋結(jié)構(gòu)等方法，致使材料用量大，并為了安裝上盡量減少支撐結(jié)構(gòu)占用過(guò)水?dāng)嗝娑坏貌徊捎脧?fù)雜的懸吊裝置。這些結(jié)構(gòu)與安裝上的缺陷加之造價(jià)較高限制了側(cè)向流沉淀技術(shù)的應(yīng)用。

為克服平板斜板的上述不足，研究用波形板代替平板。波形板在與平板板厚相同的情況下，其剛度較平板增大一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此可適當(dāng)減薄而節(jié)約材料。在波形板兩端部設(shè)置支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)成斜板箱，組成沉淀單元，可以在沉淀池中重疊放置，靈活而方便地組合安裝，且無(wú)需懸吊結(jié)構(gòu)，將大大降低造價(jià)并簡(jiǎn)化制作與安裝的工作量。

2 側(cè)向流波形斜板沉淀試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)流程與試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)規(guī)模為25m3／h，試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖 1。

原水來(lái)自某水廠進(jìn)水管(庫(kù)水)，由泵提升經(jīng)計(jì)量至混合槽，加藥快速混合后進(jìn)入反應(yīng)池，絮凝后流人沉淀池。

混合方式為快速軸流式機(jī)械攪拌。絮凝反應(yīng)為波形板豎流式三段反應(yīng)。

沉淀池填料為單元波形扳組。波形板全波高100mm，波長(zhǎng)500mm，見(jiàn)圖2。

板斜長(zhǎng)1500mm。波形板平行組裝，板間距60mm，傾角60°。單元波形板組寬750mm，高1000mm，沿水流方向板長(zhǎng)4000mm，板組剖面見(jiàn)圖3。

2.2 驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)原水濁度0.84～1.89NTU，水溫8～19℃。鑒于原水濁度很低，進(jìn)行了配濁進(jìn)水試驗(yàn)，濁度為21.2～30.4NTU。

除在沉淀池出水口取樣外，在距沉淀池進(jìn)水口1.75、2.75、3.75m處分設(shè)取樣管，以測(cè)定不同板長(zhǎng)處的出水濁度。試驗(yàn)中根據(jù)不同進(jìn)水量、不同板長(zhǎng)的試驗(yàn)結(jié)果，考察不同板面負(fù)荷的沉淀效果。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 l和表2。 自然濁度進(jìn)水沉淀試驗(yàn)結(jié)果 1.75m板長(zhǎng) 2.75m板長(zhǎng) 3.75m板長(zhǎng) 4.0m板長(zhǎng) 進(jìn)水量 容積負(fù)荷 出水濁度 容積負(fù)荷 出水濁度 容積負(fù)荷 出水濁度 容積負(fù)荷 出水濁度 m3/h m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU 34 25.95 1.25 16.50 1.16 12.10 1.06 11.33 1.00 25 19.08 1.18 12.14 1.08 8.90 1.05 8.33 1.05 20 15.27 0.82 9.71 0.74 7.12 0.62 6.67 0.6 12 9.16 0.75 5.83 0.7 4.27 0.63 4.00 0.63 人工配濁進(jìn)水沉淀試驗(yàn)結(jié)果 1.75m板長(zhǎng) 2.75m板長(zhǎng) 3.75m板長(zhǎng) 4.0m板長(zhǎng) 進(jìn)水量 容積負(fù)荷 出水濁度 容積負(fù)荷 出水濁度 容積負(fù)荷 出水濁度 容積負(fù)荷 出水濁度 m3/h m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU 34 25.95 6.61 16.50 4.39 12.10 2.82 11.33 2.43 25 19.08 3.92 12.14 2.51 8.90 1.54 8.33 1.47 20 15.27 2.43 9.71 1.90 7.12 1.12 6.67 0.97 12 9.16 1.87 5.83 1.14 4.27 0.95 4.00 0.80

圖4為不同進(jìn)水量時(shí)不同板長(zhǎng)處出水濁度曲線。

將不同進(jìn)水條件下容積負(fù)荷與出水濁度進(jìn)行回歸，自然濁進(jìn)水時(shí)相關(guān)曲線為Y=0.4064LnX－0.3067，相關(guān)系數(shù)r=0.9291(標(biāo)準(zhǔn)值rα=0.7800)；配濁進(jìn)水時(shí)相關(guān)曲線為Y=2.8280LnX－4.0372，相關(guān)系數(shù)r=0.9205(標(biāo)準(zhǔn)值rα=0.7800)，見(jiàn)圖5。

試驗(yàn)結(jié)果表明，沉淀效果令人滿意，說(shuō)明波形斜板工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和技術(shù)參數(shù)的選擇是適宜的。

轉(zhuǎn)貼于

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 沉淀效果評(píng)價(jià)

任何沉淀工藝形式固液分離效果的水平均可以用該工藝沉淀結(jié)果與其反應(yīng)出水的靜沉實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較而進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本試驗(yàn)裝置斜板安裝傾角為60°、板間距60mm，其最大沉淀距離為60/cos60°=120mm。見(jiàn)圖6。

沉淀水樣是斷面出水的混合樣，全部絮體下沉的平均距離為60mm。

靜沉實(shí)驗(yàn)是用1000ml燒杯取沉淀前反應(yīng)出水，靜沉5min后取上清液測(cè)其濁度。上清液取樣距杯底約100mm。

表3為沉淀試驗(yàn)出水與反應(yīng)出水靜沉實(shí)驗(yàn)濁度對(duì)比數(shù)據(jù)。 沉淀出水與反應(yīng)出水靜沉實(shí)驗(yàn)對(duì)比 進(jìn)水量 停留時(shí)間 min 自然濁度進(jìn)水 NTU 人工配濁進(jìn)水 NTU m3/h 沉淀 靜沉 沉淀 靜沉 沉淀 靜沉 25 4.48 5.00 1.05 1.47 1.21 2.73 20 4.28 5.00 0.74 1.90 1.10 3.39 12 4.41 5.00 0.75 1.87 1.01 2.97 平均 4.51 5.00 0.85 1.74 1.11 3.03

此表表明，沉淀池停留時(shí)間接近5min時(shí)出水濁度大大低于反應(yīng)出水靜沉5min時(shí)上清液濁度， 說(shuō)明本沉淀工藝可以將部分靜沉條件下難以去除的微絮體分離出去。

表4所列為與反應(yīng)出水靜沉5min上清液濁度相近時(shí)的沉淀試驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。 沉淀出水濁度與靜沉實(shí)驗(yàn)濁度相近時(shí)沉淀數(shù)據(jù) 進(jìn)水 處理水量 板長(zhǎng) 停留時(shí)間 容積負(fù)荷 出水濁度 靜沉濁度 條件 m3/h m min m3/m3·h NTU NTU 自然 34 2.75 2.45 16.50 1.16 1.13 濁度 25 1.75 2.11 19.08 1.18 1.21 人工 34 3.75 3.34 12.14 2.82 2.99 配濁 25 2.75 3.33 12.14 2.51 2.73

從表4可以看出，與靜沉5min上清液濁度相接近的沉淀時(shí)間遠(yuǎn)小于5min。

上述兩表反映的評(píng)價(jià)結(jié)果說(shuō)明，側(cè)向流波形斜板沉淀工藝的固液分離效果十分理想。

2.3.2 波形斜板結(jié)構(gòu)特性

側(cè)向流波形斜板沉淀工藝有如此理想的固液分離效果，除側(cè)向流固有的水流與沉泥下沉方向垂直互相干擾小的特點(diǎn)外，更主要的還在于斜板的波形結(jié)構(gòu)為板間水體中絮體的繼續(xù)絮凝提供了條件和沉泥集聚于波形板的波谷中更易于下滑與排除。

2.3.2.1 波形板間隙與繼續(xù)絮凝

波形扳間隙依波長(zhǎng)方向而不同，其圖形分析見(jiàn)圖7。設(shè)間隙量在波峰及波谷處為b，其它部位均＜b，最窄處為 bm。當(dāng)為正弦波時(shí)，α角30°，則bm＝b ·cosα。本試驗(yàn)裝置b＝60mm，則bm＝60×0.866＝52mm。兩斜板間的水流將由于間隙的改變而不斷變化，這種適度的“蛇形”流線和流速的變化，為絮體繼續(xù)碰撞進(jìn)一步絮凝創(chuàng)造了良好的水力條件。絮凝沉淀正是側(cè)向流波形斜板沉淀能取得滿意效果的重要因素之一。

2.3.2.2 波形結(jié)構(gòu)與沉泥下滑

波形板材料為 ABS或PVC，板面平滑。沉泥沿著波峰至波谷的波面與重力合成的方向下滑、集中，在波谷底部形成泥束。這種泥束的形成是波形板特有而平板斜板所不具備的集泥形式。

沉泥下滑的基本條件是泥與水的重力差在斜面上引起的下滑力大于沉泥與上部的水面和下部的板面形成的摩擦阻力之和，見(jiàn)式4和圖8。

f＞fw + fp (4)

式中　f——下滑力

fw——水面對(duì)泥的阻力

fp——板面對(duì)泥的阻力

水和板面對(duì)沉泥下滑的阻力屬粘滯性阻力，與接觸面積的大小成正比。波形斜板形成的下滑泥束具有較小的接觸界面，因而阻力 fw和fp均較小，這樣相對(duì)較小的下滑力就可使泥束在波谷中下滑和從波形板組中排除。

沉泥在波谷中形成泥束和泥束的下滑所需下滑力較小這兩大特點(diǎn)，使相同安裝傾角的波形斜板與平板斜板相比肯定具有更高的泥水分離效果，沉淀效果更加理想。

3 沉淀裝置單元設(shè)計(jì)

正弦波構(gòu)造形式的斜板，其剛度較之平板大大增加，可以構(gòu)成單元化沉淀裝置。目前我們開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的沉淀單元計(jì)有Ⅰ型和Ⅱ型兩種，均已獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利。

3.1 Ⅰ型側(cè)向流波形斜板沉淀單元

該沉淀單元為箱型結(jié)構(gòu)，即波形板組兩端連接（焊接）于支撐立板上，兩支撐立板以肋板連接，構(gòu)成箱型。見(jiàn)圖9。

以從波形斜板側(cè)向心線垂直被切掉的上端波谷段和下端的波峰段分別作為與支撐板上下端的連接結(jié)合部位，波形斜板下端波谷部分和支撐板之間的月牙形間隙自然成為從波谷向下排泥的排泥孔，斜板上端中心線以上的波峰沿水平方向被切掉后所形成的弓形間隙作為斜板組的沖洗孔。見(jiàn)圖10。

北京市第九水廠二期沉淀池應(yīng)用此型沉淀單元。

3.2 Ⅱ型側(cè)向流波形斜板沉淀單元

Ⅰ型側(cè)向流波形斜板沉淀單元是方形柱體便于在池中插入安裝和取出，但有相當(dāng)數(shù)量的斜板長(zhǎng)短不一，要由標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的斜板截取，材料有些浪費(fèi)；斜板與支撐立板的連接采用焊接或粘接，制作有一定難度；還要加工沖洗孔和排泥孔，需要一定的工作量。為克服這些不足，研制開(kāi)發(fā)了Ⅱ型沉淀單元。見(jiàn)圖11。

該型式沉淀單元亦稱(chēng)側(cè)向流棱形框架波形斜板沉淀單元，由框架、波形斜板組和帶弧形托的固定件組成。單元框架是由管狀桿件構(gòu)成的立體棱形框架，前后視均為平行四邊形，側(cè)視為矩形。在前后框上各設(shè)W形的一組桿件，左框與右框中間設(shè)有中間桿件，以使框架具有足夠的剛度和強(qiáng)度?；⌒瓮泄潭衷O(shè)于前后框的上下框邊以及上下框的前框邊和后框邊中間，波形斜板的兩端分別插入其齒縫并支持于與波形板弧形相對(duì)應(yīng)的框架桿件上，構(gòu)成對(duì)各波形板的線型支撐并將波形板固定成板組。

該型沉淀單元使用等長(zhǎng)的板材，從而節(jié)省材料和加工工作量；不需另行加工沖洗孔和排泥孔，便于檢查和維護(hù)，完全避免了污泥堆積又使沖洗極為便利；波形板的安裝固定由焊接或粘接改為定位式的插聯(lián)拼裝，大大減少了焊接工作量并提高了制造精度和牢固性。Ⅱ型與Ⅰ型相比，每單位容積可節(jié)約材料20%左右，并由于取消了沖洗孔和排泥孔使有效沉淀面積增加20%以上。

此型沉淀單元已在深圳市筆架山水廠擴(kuò)建工程中應(yīng)用。

3.3 側(cè)向流棱形框架波形斜板沉淀單元的設(shè)計(jì)與計(jì)算

由于該型沉淀單元較Ⅰ型有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，是Ⅰ型的改進(jìn)型，因此Ⅰ型沉淀單元的設(shè)計(jì)與計(jì)算不再贅述。

3.3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

水平流速 5～20mm/s ， 容積負(fù)荷(Cv) 10m3/m3·h ， 水力停留時(shí)間 6min。

3.3.2 板箱尺寸與處理能力

板箱高度H(m) 1.0 1.1

板箱寬度B(m) 1.3 1.3

單箱體積m3 2.6 2.86

有效沉淀面積m2 16.6 18.4

每m3箱體處理能力(Cn)m3/h 8～15

3.3.3 板箱用量計(jì)算

3.3.3.1 按板箱容積計(jì)算

V=

(5)

式中：V——需要的板箱總?cè)莘e(m3)

Q——設(shè)計(jì)處理水量(m3/h)

Cv——容積負(fù)荷(m3/m3·h)

1.2——設(shè)計(jì)安全系數(shù)

3.3.3.2 按板箱數(shù)量計(jì)算

n=

(6)

式中：　n——需要的板箱數(shù)量

Q——設(shè)計(jì)處理水量(m3/h)

Cn——每箱處理能力(m3/h)

1.2——設(shè)計(jì)安全系數(shù)

3.3.4 沉淀單元的安裝

在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，板組單元在設(shè)計(jì)所需數(shù)量確定后，可以在沉淀池中隨意疊放，組成多種池形。見(jiàn)圖13。

一般波形板箱豎向疊放2～4個(gè)單元，不宜超過(guò)4個(gè)單元，以3個(gè)為宜。

板箱下面垂直水流方向以及板箱縱向兩端空間部分設(shè)檔板以防短流。

板箱上端一般潛沒(méi)水下100mm。

一般以設(shè)于波形板箱下的潛水刮泥車(chē)排泥。見(jiàn)圖14。

4 工程應(yīng)用

4.1 北京市第九水廠二期工程

北京市第九水廠二期工程日處理能力50萬(wàn)m3。工藝流程為：原水—混合—絮凝—沉淀—過(guò)濾—碳吸附—消毒—配水。沉淀采用側(cè)向流波形斜板工藝。分二個(gè)系列，每系列按25萬(wàn)m3/d設(shè)計(jì)，每系列設(shè)沉淀池二座，共四池。

每池長(zhǎng)19m、寬28m、最深處7.5m。斜板區(qū)分前后兩部分，前板箱區(qū)沿水流方向設(shè)置5排板箱、長(zhǎng)5m；后板箱區(qū)沿水流方向設(shè)置4排板箱、長(zhǎng)4m；中間相隔1.3m。板箱前設(shè)有4.7m長(zhǎng)進(jìn)水區(qū)，板箱后設(shè)有4.0m長(zhǎng)出水區(qū)。斜板區(qū)由上下兩層板箱組成，板箱總高4.5m，有效高度4.0m，板箱下部為集泥區(qū)。安裝布置見(jiàn)圖15。

該工程波形斜板沉淀工藝板面有效系數(shù)0.75，容積負(fù)荷7m3/m3·h，水平流速14mm/s。超負(fù)荷25％時(shí)，容積負(fù)荷8.5m3/m3·h，水平流速17mm/s。

4.2 深圳市筆架山水廠改造擴(kuò)建工程

該廠原處理能力18萬(wàn)m3/d，平流沉淀池。97年擴(kuò)建為32萬(wàn)m3/d，原平流沉淀池填充波形斜板改造為側(cè)向流沉淀池，分建兩池。平面布置示意見(jiàn)圖16。

篇6

【關(guān)鍵詞】中性線；諧波；導(dǎo)線截面

前言：在三相四線制的照明線路中，如果照明光源是氣體放電燈或是調(diào)光燈具，則會(huì)在中性線上存在大量諧波電流，因此選擇中性線的截面時(shí)要考慮諧波電流的影響。

中性線上諧波電流分析

氣體放電燈或調(diào)光燈具都是非線性負(fù)載，在線路中會(huì)產(chǎn)生電流畸變，根據(jù)傅里葉分析，畸變電流可以分解成一系列不同頻率的正弦波。三相平衡電流的幅值按A、B、C三相出現(xiàn)的先后次序分為正序三相電流、負(fù)序三相電流和零序三相電流。對(duì)于三相諧波電流而言，同樣也有相序問(wèn)題。正序諧波的相序與基波相序相同，比如第7、13、19、----次諧波都是正序諧波；負(fù)序諧波的相序與基波相序相反，比如第5、11、17……次諧波都是負(fù)序諧波；零序諧波不形成相序，與基波相序無(wú)關(guān)，第3、9、15……次諧波都是零序諧波。無(wú)論是正序諧波還是負(fù)序諧波，它們?cè)谥行跃€中的矢量和為零，不會(huì)形成電流，而零序電流在中性線中疊加，甚至高于相線電流。

下面對(duì)電流進(jìn)行分析。

三相四線制線路上電流波形見(jiàn)圖1，中性線電流為三相電流之和，即IN=I1+I2+I3，如果三相基波電流相等，因相位角差120°，中性線上基波電流相量和為零。對(duì)于正序諧波和負(fù)序諧波分析結(jié)果與基波相同。但是對(duì)于三次及以上的零序諧波電流就不同，由于零序諧波電流在中性線上相量角處于同一相位，電流互相疊加。當(dāng)相線上三次諧波電流含量為基波電流的1/3時(shí)，則中性線上的三次諧波電流就等于相線上的基波電流。其他9、15、21次等三次諧波的奇數(shù)倍諧波電流也是如此（圖1中未表示）。

照明系統(tǒng)諧波電流產(chǎn)生原因

氣體放電燈是照明線路中產(chǎn)生諧波電流的主要原因。氣體放電燈包括熒光燈、霓虹燈、低壓鈉燈、高壓鈉燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈等。

氣體放電燈作為第二代電光源，具有效率高, 壽命長(zhǎng), 顯色范圍寬等優(yōu)點(diǎn), 在照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是由于氣體放電燈的非線性和工作在弧光放電區(qū)的負(fù)阻效應(yīng)，隨著氣體放電燈的大量采用, 在線路中產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染。氣體放電燈電路本身存在產(chǎn)生諧波和諧波放大的條件:

（1）氣體放電燈工作在弧光放電區(qū)，具有下降的伏安特性，即通常說(shuō)的負(fù)阻特性，其本身就存在產(chǎn)生諧波的條件，使弧光放電的電壓出現(xiàn)弛張振蕩。

（2）為了使工作負(fù)阻區(qū)的電弧穩(wěn)定, 若采用鐵芯電感鎮(zhèn)流器，這又引入了諧波， 若使用普通電子鎮(zhèn)流器, 諧波電流也很復(fù)雜。

（3）為了提高電路的功率因數(shù), 采用鐵芯電感鎮(zhèn)流器時(shí)，如并聯(lián)電容器補(bǔ)償, 雖然電路功率因數(shù)提高了, 但諧波電流卻會(huì)被放大。

（4）大量采用節(jié)能燈也是諧波電流產(chǎn)生的重要原因。使用節(jié)能燈主要產(chǎn)生三次諧波，諧波含量甚至高達(dá)30-50%。

（5）有調(diào)光裝置的線路中也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波?？煽毓枵{(diào)光器是目前舞臺(tái)上的主流調(diào)光器。 舞臺(tái)燈光用的各種調(diào)光器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)單相的相位控制交流調(diào)壓器。由于導(dǎo)通角的改變，調(diào)光器輸出的電壓波形已經(jīng)不再是正弦波，含有大量的諧波。

根據(jù)諧波電流選擇中性線截面

在三相四線制配電系統(tǒng)中，中性線的允許載流量不應(yīng)小于線路中最大不平衡負(fù)荷電流，且應(yīng)計(jì)入諧波電流的影響。以氣體放電燈為主要負(fù)荷的回路中，中性線截面不應(yīng)小于相線截面。采用可控硅調(diào)光的三相四線配電線路，保護(hù)線的導(dǎo)線截面不應(yīng)小于相線導(dǎo)線截面的兩倍。

對(duì)于電纜和穿管電線，如果存在大量的三次及其奇數(shù)倍諧波電流，就要考慮諧波電流對(duì)導(dǎo)體發(fā)熱的影響，尤其是對(duì)中性線導(dǎo)體。為此在確定存在諧波電流的回路導(dǎo)體截面時(shí)應(yīng)除以一降低系數(shù)來(lái)放大導(dǎo)體截面積。

例：三相平衡照明系統(tǒng)，負(fù)載電流40A，采用YJV-1KV四芯電纜，沿墻明敷設(shè)，求電纜截面。

解：不同諧波電流下的計(jì)算電流和選擇結(jié)果見(jiàn)下表：

注：電纜截面參照《04DX101-1 建筑電氣常用數(shù)據(jù)》

從上面計(jì)算可以看出，當(dāng)線路中存在大量諧波時(shí)，就不能忽視諧波電流對(duì)導(dǎo)線截面尤其是中性線截面的影響。因此，在進(jìn)行照明電氣線路設(shè)計(jì)時(shí)，就要考慮照明電光源的選擇問(wèn)題，如果大量使用氣體放電燈或調(diào)光燈等大量產(chǎn)生諧波的光源時(shí)，導(dǎo)線截面尤其是中性線的截面選擇就要按照上述計(jì)算方法來(lái)選擇。不然在將來(lái)投入使用時(shí)導(dǎo)線就會(huì)發(fā)熱甚至發(fā)生電氣火災(zāi)。

結(jié)論

在一個(gè)大的照明區(qū)域里, 當(dāng)大量使用氣體放電燈時(shí)，諧波電流帶來(lái)的危害應(yīng)引起我們足夠的重視。要考慮諧波對(duì)導(dǎo)體截面的影響，不能按照常規(guī)方法校驗(yàn)導(dǎo)線載流量，尤其是中性線的導(dǎo)線截面。中性線的熱故障和火災(zāi)問(wèn)題應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等各方面采用措施加以杜絕。中性線連接部分牢固可靠，接觸良好，防止斷線；中性線的保護(hù)以及巡檢中的電流測(cè)量問(wèn)題，都應(yīng)當(dāng)求得科學(xué)有效的解決方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]北京照明學(xué)會(huì)照明設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)編 《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）中國(guó)電力出版社，2006年

[2]王連才等 “氣體放電燈對(duì)電路的諧波污染”《照明工程學(xué)報(bào)》第9卷第4期。

篇7

1 諧波產(chǎn)生的原因

在供電系統(tǒng)中諧波的發(fā)生主要是由兩大因素造成的：

(1)可控硅整流裝置和調(diào)壓裝置等的廣泛使用，晶閘管在大量家用電器中的普通采用以及各種非線性負(fù)荷的增加導(dǎo)致波形畸變。

(2)設(shè)備設(shè)計(jì)思想的改變。過(guò)去傾向于采用在額定情況以下工作或裕量較大的設(shè)計(jì)。現(xiàn)在為了競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)電工設(shè)備傾向于采用在臨界情況下的設(shè)計(jì)。例如有些設(shè)計(jì)為了節(jié)省材料使磁性材料工作在磁化曲線的深飽和區(qū)段，而在這些區(qū)段內(nèi)運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致激磁材料波形嚴(yán)重畸變。

2　諧波對(duì)電力系統(tǒng)的危害

諧波對(duì)電力系統(tǒng)的污染日益嚴(yán)重，諧波源的注入使電網(wǎng)諧波電流、諧波電壓增加，其危害波及全網(wǎng)，對(duì)各種電氣設(shè)備都有不同程度的影響和危害?，F(xiàn)將對(duì)具體設(shè)備的危害分析如下：

(1)交流發(fā)電機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生附加熱損耗，熱損耗除諧波電流銅損I2nR以外，還由于電流的集膚效應(yīng)，產(chǎn)生附加損耗，對(duì)轉(zhuǎn)子引起熱損耗增大。對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，若發(fā)生多次諧波振蕩，諧波電流超過(guò)額定電流的25％時(shí)，由于上述原因可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子局部過(guò)熱而損壞。對(duì)變壓器來(lái)說(shuō)，鐵心產(chǎn)生熱損耗，尤其是渦流損耗大，在變壓器繞組中有諧波電流。在鐵心中感應(yīng)磁通，產(chǎn)生鐵損。

(2)架空線路諧波電流產(chǎn)生熱損，較大的高次諧波電流分量能顯著地延緩潛供電流的熄滅，導(dǎo)致單相重合閘失敗。電纜中的諧波電流會(huì)產(chǎn)生熱損，使電纜介損、溫升增大。

(3)電力電容器由于諧波電流會(huì)引起附加絕緣介質(zhì)損耗，加快電力電容器絕緣老化。系統(tǒng)諧波電壓或電流發(fā)生諧振則引起過(guò)電壓和過(guò)電流，使電氣設(shè)備絕緣損壞，引起噪聲與振動(dòng)。

(4)電子計(jì)算機(jī)會(huì)由于諧波干擾發(fā)生失真，工業(yè)電子設(shè)備功能會(huì)因其被破壞。

(5)對(duì)繼電保護(hù)、自動(dòng)控制裝置和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生干擾和造成誤動(dòng)作，造成電能計(jì)量的誤差。

(6)諧波電流在高壓架空線路上的流動(dòng)除增加線損外，還將對(duì)相鄰?fù)ㄓ嵕€路產(chǎn)生干擾影響。

3 電力系統(tǒng)抑制諧波的措施

為了把諧波對(duì)電力系統(tǒng)的干擾(污染)限制在系統(tǒng)可以接受的范圍內(nèi)，我國(guó)和國(guó)際上分別頒布了“電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定”和IEC標(biāo)準(zhǔn)，明確了各種諧波源產(chǎn)生諧波的極限值。

電力系統(tǒng)抑制諧波的主要措施有：

(1)在補(bǔ)償電容器回路中串聯(lián)一組電抗器

在未加X(jué)。前，略去電阻，諧波源，n母線處的諧波電壓為：Un=Xsn>In；并聯(lián)了補(bǔ)償電容器后，則諧波源的輸入諧波電抗為：此時(shí)諧波電壓，注入系統(tǒng)的諧波電流Un，Isn>In。即并聯(lián)電容器使系統(tǒng)的諧波被放大了。如果對(duì)應(yīng)某次諧波有Xsn-Xcn=0即發(fā)生諧波，則其諧波電流、電壓都趨于無(wú)窮大。為了擺脫這一諧振點(diǎn)，通常在電容器支路串接電抗器，其感抗值的選擇應(yīng)使在可能產(chǎn)生的任何諧波下，均使電容器回路的總電抗為感抗而不是容抗，從根本上消除了產(chǎn)生諧波的可能性。

(2)裝設(shè)由電容、電感及電阻組成的單調(diào)諧濾波器和高通濾波器

單調(diào)諧濾波器是針對(duì)某個(gè)特定次數(shù)的諧波而設(shè)計(jì)的濾波器，高通濾波器是為了吸收若干較高次諧波的濾波器。應(yīng)裝設(shè)的濾波器類(lèi)型、組數(shù)及其調(diào)諧頻率(濾波次數(shù))可由具體計(jì)算決定。

(3)增加整流相數(shù)

高次諧波電流與整流相數(shù)密切相關(guān)，即相數(shù)增多，高次諧波的最低次數(shù)變高，則諧波電流幅值變小。一般可控硅整流裝置多為6相，為了降低高次諧波電流，可以改用12相或36相。當(dāng)采用12相整流時(shí)，高次偕波電流只約占全電流的1％，危害性大大降低。

(4)改變繞組接線形式

當(dāng)兩臺(tái)以上整流變壓器由同一段母線供電時(shí)，可將整流變壓器一次側(cè)繞組分別交替接成Y型和形，這就可使5次、7次諧波相互抵消，而只需考慮11次、13次諧波的影響，由于頻次高，波幅值小，所以危害性減小。

4　結(jié)論

(1)諧波的發(fā)生影響整個(gè)電力系統(tǒng)的環(huán)境，如在通訊中因發(fā)生諧波噪聲使通話質(zhì)量下降，使控制和保護(hù)設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)作以及使電力裝置與系統(tǒng)過(guò)載，給電力系統(tǒng)正常運(yùn)行造成危害。

篇8

關(guān)鍵詞：有源電力濾波器;諧波;MATLAB仿真

0．引言

20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，非線性電力電子器件和裝置在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，使電力系統(tǒng)的非線性負(fù)荷明顯增加，導(dǎo)致諧波危害日益嚴(yán)重，諧波治理刻不容緩[1-3]。電力系統(tǒng)諧波抑制措施主要有三種[4]:

受端治理:即從受到諧波影響的設(shè)備或系統(tǒng)出發(fā),提高它們抗諧波干擾能力。

主動(dòng)治理:即從諧波源本身出發(fā),使諧波源不產(chǎn)生諧波或降低諧波源產(chǎn)生的諧波。

被動(dòng)治理：即外加濾波器,阻礙諧波源產(chǎn)生的諧波注入電網(wǎng),或者阻礙電力系統(tǒng)的諧波流入負(fù)載端。

被動(dòng)治理諧波的措施：

1.采用無(wú)源濾波器PPF（Passive Power Filter,PPF,PF）或稱(chēng)為L(zhǎng)C濾波器。LC濾波器[1-6]由電容元件、電感元件和電阻元件按照一定參數(shù)配置一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接而成的濾波裝置。LC濾波器是出現(xiàn)最早[6]，雖然存在一些較難克服的缺點(diǎn)[1-6]，但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、運(yùn)行可靠性較高、運(yùn)行費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，因此至今仍是應(yīng)用最多的濾波方法[1-6]。

2.采用有源電力濾波器APF（Active Power Filter）。有源電力濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置，它以有對(duì)于大小和頻率都變化的諧波進(jìn)行補(bǔ)償，其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)諧波抑制方法缺點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)水平的發(fā)展，有源濾波技術(shù)得到極大發(fā)展，在工業(yè)上已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。

有源電力濾波器APF（Active Power Filter）是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置，它以有對(duì)于大小和頻率都變化的諧波進(jìn)行補(bǔ)償[4、5]。

1．有源電力濾波器基本原理

有源電力濾波器（Active Power Filter,APF）是一類(lèi)重要的電力電子在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的裝置，能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受系統(tǒng)阻抗的影響。和傳統(tǒng)的無(wú)源電力濾波器相比，是一種很有前途的消除或抑制負(fù)載或電網(wǎng)諧波手段。

圖1為最基本的有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成的原理圖[4、5]。

圖1 并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)主要有兩大部分組成[5]，即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路（由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、和主電路三個(gè)部分組成）。其中，指令電流運(yùn)算電路的主要功能是檢測(cè)出補(bǔ)償對(duì)象電流中的諧波電流分量，即所謂得諧波檢測(cè)電路。補(bǔ)償電流發(fā)生電路的作用是根據(jù)指令電流運(yùn)算電路得出的補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，產(chǎn)生實(shí)際的補(bǔ)償電流。補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波電流相抵消，最終得到期望的電源電流。主電路目前均采用PWM變流器。

2．基于瞬時(shí)無(wú)功功率的ip-iq檢測(cè)方法

有源電力濾波器諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)直接影響到諧波補(bǔ)償效果，快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)出諧波對(duì)有源電力濾波器整體性能至關(guān)重要。

基于ip－iq運(yùn)算方式的諧波電流檢測(cè)法是由西安交通大學(xué)王兆安教授在二十世紀(jì)九十年代提出的，該方法可以快速檢測(cè)，即使當(dāng)電壓波形有畸變，也能準(zhǔn)確地檢測(cè)出全部諧波和無(wú)功電流。ip－iq法原理如圖2所示[6]，PLL為鎖相環(huán)。

圖2 ip－iq檢測(cè)方法原理圖

圖中

3．仿真分析

本文用Matlab對(duì)三相三線制并聯(lián)有源電力濾波器系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。主要參數(shù)為：

電網(wǎng)：三相理想電壓源：35KV，50Hz。

諧波檢測(cè)方法：基于瞬時(shí)無(wú)功功率的ip－iq檢測(cè)方法

非線性負(fù)載：阻感性載負(fù)。

圖3－1補(bǔ)償前系統(tǒng)電流波形及頻譜分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：有源電力濾波器未投入前負(fù)載電流中含有很大諧波成分。從波形及頻譜分析出電流總諧波畸變率達(dá)到27.54％。而在有源電力濾波器投入后，電流總諧波畸變率為0.56％, 對(duì)諧波起到了很好的抑制作用。

4．結(jié)論

本文研究了三相三線制并聯(lián)有源電力濾波器諧波檢測(cè)方法－基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的ip－iq諧波電流檢測(cè)方法，進(jìn)行了基于該諧波檢測(cè)方法構(gòu)建的三相三線制并聯(lián)有源電力濾波器仿真分析，結(jié)果驗(yàn)證了檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性及該濾波裝置對(duì)諧波抑制的良好性能，具有理論及實(shí)踐意義。

參考文獻(xiàn)：

陳志業(yè),尹華麗,.電能質(zhì)量及其治理新技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù),2002,26(7):67-70.

篇9

關(guān)鍵詞:諧波危害;諧波抑制;治理措施

前言

在電力系統(tǒng)中采用電力電子裝置可靈活方便地變換電路形態(tài),為用戶提供高效使用電能的手段。但是,電力電子裝置的廣泛應(yīng)用也使電網(wǎng)的諧波污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重,影響了供電質(zhì)量。目前諧波與電磁干擾、功率因數(shù)降低已并列為電力系統(tǒng)的三大公害。因而了解諧波產(chǎn)生的機(jī)理,研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問(wèn)題對(duì)改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常積極的意義。

1.諧波及其起源

在電力系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí),與所加的電壓不呈線性關(guān)系,就形成非正弦電流,即電路中有諧波產(chǎn)生。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù),根據(jù)法國(guó)數(shù)學(xué)家傅立葉(M. Fourier)分析原理證明,任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波,每個(gè)諧波都具有不同的頻率,幅度與相角。諧波可以區(qū)分為偶次與奇次性,第3、5、7 次編號(hào)的為奇次諧波,而2、4、6、8等為偶次諧波,如基波為50Hz時(shí),2次諧波為l00Hz,3次諧波則是150Hz。一般地講,奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中,由于對(duì)稱(chēng)關(guān)系,偶次諧波已經(jīng)被消除了,只有奇次諧波存在。對(duì)于三相整流負(fù)載,出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波,例如5、7、11、13、17、19等,變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。

2.諧波的主要危害

諧波污染對(duì)電力系統(tǒng)的危害是嚴(yán)重的,主要表現(xiàn)在:

2.1 諧波對(duì)線路的影響

對(duì)供電線路來(lái)說(shuō),由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),線路電阻隨著頻率的增加會(huì)很快增加,在線路中會(huì)有很大的電能浪費(fèi)。另外,在電力系統(tǒng)中,由于中性線電流都很小,所以其線徑一般都很細(xì),當(dāng)大量的諧波電流流過(guò)中性線時(shí),會(huì)在其上產(chǎn)生大量的熱量,不僅會(huì)破壞絕緣,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成短路。甚至引起火災(zāi)。而當(dāng)諧波頻率與網(wǎng)絡(luò)諧振頻率相近或相同時(shí),會(huì)在線路中產(chǎn)生很高的諧振電壓。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電力系統(tǒng)或用電設(shè)備的絕緣擊穿,造成惡性事故。

2.2 對(duì)電力變壓器的影響

諧波電流的存在增加了電力變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及銅損,對(duì)帶有不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷的變壓器來(lái)說(shuō),會(huì)大大增加勵(lì)磁電流的諧波分量。

2.3 對(duì)電力電容器的影響

由于電容器對(duì)諧波的阻抗很小,諧波電流疊加到基波電流上,會(huì)使電力電容器中流過(guò)的電流有很大的增加,使電力電容器的溫升增高,引起電容器過(guò)負(fù)荷甚至爆炸。同時(shí),諧波還可能與電容器一起在電網(wǎng)中形成諧振,并又施加到電網(wǎng)中。

2.4 對(duì)電機(jī)的影響

諧波會(huì)使電機(jī)的附加損耗增加,也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng),產(chǎn)生甚至引起諧波過(guò)電壓,使得電機(jī)絕緣損壞。

2.5 對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的影響

對(duì)于電磁式繼電器來(lái)說(shuō),電力諧波常會(huì)引起繼電保護(hù)以及自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作或拒動(dòng),造成整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的可靠性降低,容易引起系統(tǒng)故障或使系統(tǒng)故障擴(kuò)大。

2.6 對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾。

在電力線路上流過(guò)幅度較大的奇次低頻諧波電流時(shí),通過(guò)電磁耦合,會(huì)在鄰近電力線路的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓。干擾通信線路的正常工作,使通話清晰度降低,甚至?xí)鹜ㄐ啪€路的破壞。

2.7 對(duì)用電設(shè)備的影響

電力諧波會(huì)使電視機(jī)、計(jì)算機(jī)的顯示亮度發(fā)生波動(dòng),圖像或圖形發(fā)生畸變,甚至?xí)箼C(jī)器內(nèi)部元件損壞,導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法使用或系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。

3.諧波抑制方法

在電力系統(tǒng)中對(duì)諧波的抑制就是如何減少或消除注入系統(tǒng)的諧波電流,以便把諧波電壓控制在限定值之內(nèi),抑制諧波電流主要有三方面的措施:

3.1 采取脈寬調(diào)制(PWM)法

采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù),在所需要的頻率周期內(nèi),將直流電壓調(diào)制成等幅不等寬的系列交流電壓脈沖,這種方法可以大大抑制諧波的產(chǎn)生。

3.2 降低諧波源的諧波含量

也就是在諧波源上采取措施,最大限度地避免諧波的產(chǎn)生。這種方法比較積極,能夠提高電網(wǎng)質(zhì)量,可大大節(jié)省因消除諧波影響而支出的費(fèi)用。具體方法有:

3.2.1 增加整流器的脈動(dòng)數(shù)

高次諧波電流與整流相數(shù)密切相關(guān),即相數(shù)增多,高次諧波的最低次數(shù)變高,則諧波電流副值變小。一般可控硅整流裝置多為6相, 為了降低高次諧波電流,可以改用12相或34 相。當(dāng)采用12相整流時(shí),高次諧波電流只占全電流的10%,危害性大大降低。

3.2.2 脈寬調(diào)制法

采用PWM,在所需的頻率周期內(nèi), 將直流電壓調(diào)制成等幅不等寬的系列交流輸出電壓脈沖可以達(dá)到抑制諧波的目的。

3.2.3 三相整流變壓器采用Y- d (Y ) 或D、Y( Y) 的接線

當(dāng)兩臺(tái)以上整流變壓器由同有一段母線供電時(shí),可將整流變壓器一次側(cè)繞組分別交替接成Y型和形, 這就可使5次、7次諧波相互抵消,而只需考慮11次、13次諧波的影響,由于頻率高,波幅值小,所以危害性減小。

3.3在諧波源處吸收諧波電流

這類(lèi)方法是對(duì)已有的諧波進(jìn)行有效抑制的方法,這是目前電力系統(tǒng)使用最廣泛的抑制諧波方法。主要方法有以下幾種:

3.3.1 無(wú)源濾波器

無(wú)源濾波器安裝在電力電子設(shè)備的交流側(cè),由L、C、R元件構(gòu)成諧振回路,當(dāng)LC回路的諧振頻率和某一高次諧波電流頻率相同時(shí),即可阻止該次諧波流入電網(wǎng)。由于具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),無(wú)源濾波是目前采用的抑制諧波及無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕侄?。但無(wú)源濾波器存在著許多缺點(diǎn),如濾波易受系統(tǒng)參數(shù)的影響; 對(duì)某些次諧波有放大的可能;耗費(fèi)多、體積大等。因而隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展, 人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器。

3.3.2 有源濾波器

與無(wú)源濾波器相比,APF具有高度可控性和快速響應(yīng)性,能補(bǔ)償各次諧波,可抑制閃變、補(bǔ)償無(wú)功,有一機(jī)多能的特點(diǎn);在性價(jià)比上較為合理;濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響,可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn);具有自適應(yīng)功能,可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波。目前在國(guó)外高低壓有源濾波技術(shù)已應(yīng)用到實(shí)踐,而我國(guó)還僅應(yīng)用到低壓有源濾波技術(shù)。隨著容量的不斷提高,有源濾波技術(shù)作為改善電能質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù),其應(yīng)用范圍也將從補(bǔ)償用戶自身的諧波向改善整個(gè)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量的方向發(fā)展。

3.3.3 防止并聯(lián)電容器組對(duì)諧波的放大

在電網(wǎng)中并聯(lián)電容器組起改善功率因數(shù)和調(diào)節(jié)電壓的作用。當(dāng)諧波存在時(shí),在一定的參數(shù)下電容器組會(huì)對(duì)諧波起放大作用,危及電容器本身和附近電氣設(shè)備的安全?？刹扇〈?lián)電抗器,或?qū)㈦娙萜鹘M的某些支路改為濾波器,還可以采取限定電容器組的投入容量, 避免電容器對(duì)諧波的放大。

篇10

關(guān)鍵詞：供配電系統(tǒng)；波形畸變；諧波電流；治理措施

前言

配電變壓器運(yùn)行時(shí)有一種電能損耗源是諧波電流，其在系統(tǒng)中流動(dòng)會(huì)使變壓器、配電設(shè)備及導(dǎo)線發(fā)熱，由此產(chǎn)生電能損耗。另外， 諧波電流會(huì)導(dǎo)致諧波電壓的產(chǎn)生， 從而引起高次諧波電壓畸變。我國(guó)頒布的GB/T14549-93 《電能質(zhì)量?公用電網(wǎng)質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)高次諧波電壓(相電壓)限值有嚴(yán)格規(guī)定： 額定電壓為0.38 kV的電網(wǎng)中， 電壓總諧波畸變率不得超過(guò)5.0%， 各次諧波電壓含有率的奇次不得超過(guò)4.0%，偶次不得超過(guò)2.0%。同時(shí)還規(guī)定高次諧波電壓對(duì)電網(wǎng)的沖擊持續(xù)的時(shí)間不超過(guò)2 s ， 且兩次沖擊之間的間隔時(shí)間不小于30 s 。

一 供配電系統(tǒng)中的諧波現(xiàn)象

如某大型企業(yè)的10/0.4 kV變配電系統(tǒng)是由第一、第二兩個(gè)變電所組成。兩個(gè)變電所都是采用兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行方式， 如圖1 所示。第二變電所的二號(hào)變壓器由10 kV 高壓304 斷路器控制，0.4 kV 低壓由11DP 輸出總屏控制，10DP 為與一號(hào)變壓器輸出的I 段母線的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，12DP、13DP 為電容補(bǔ)償屏，14DP～22DP 為低壓饋電線路控制屏。圖2 所示為14DP 供電線路的高次諧波電流百分比含量曲線圖(上曲線)。從零時(shí)至第二天零時(shí)的一晝夜中，高次諧波電流含量一般都在10%～50%之間徘徊， 而且三相中以B 相含量為最高。高次諧波電壓百分比含量(下曲線)， 多次電壓突破5%， 達(dá)到6%的含量。

圖3 所示為15DP 供電線路的高次諧波電流百分比含量曲線圖（ 上曲線） 。從零時(shí)至第二天零時(shí)的一晝夜中， 只要線路有負(fù)荷就有諧波電流的存在， 最少都有5%以上的含量， 負(fù)荷高峰時(shí)可達(dá)30%～45%。高次諧波電壓百分比含量（ 下曲線） ， 多次電壓突破5%， 達(dá)到6%的含量。從配電所的NS6000 后臺(tái)系統(tǒng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)可看到：配電所的供電電力系統(tǒng)中， 存在大量的高諧波電流， 由此引起的高次諧波電壓的含有量（ 特別是奇次諧波含有量） 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)限值， 電壓總諧波畸變率特別高， 而且諧波電壓對(duì)本系統(tǒng)的沖擊持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)， 間隔時(shí)間短，有時(shí)NS6000 后臺(tái)系統(tǒng)也根本無(wú)法檢測(cè)到每次沖擊的時(shí)間間隔， 即這種沖擊長(zhǎng)時(shí)間地停留在供配電網(wǎng)絡(luò)中。

二 供配電系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生

從波形圖上可以看出， 諧波電流的含量已經(jīng)超標(biāo)，這必將導(dǎo)致系統(tǒng)的諧波電流出現(xiàn)高的畸變率。而以上兩路輸出線路的高次諧波電壓的含量雖然不是很高， 但是由于每條線路都在不同時(shí)間段存在不同程度的超高， 這會(huì)使低壓輸出的各個(gè)分支網(wǎng)絡(luò)的高次諧波電壓在相同時(shí)間或不同時(shí)間段內(nèi)不斷大量涌入整個(gè)低壓供電系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的諧波電壓的疊加， 使諧波電壓含量增加、諧波電壓畸變率增大。嚴(yán)格地講， 電力網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)環(huán)節(jié)， 包括發(fā)電、輸電、配電、用電都可能產(chǎn)生諧波， 其中產(chǎn)生諧波最多位于用電環(huán)節(jié)上。發(fā)電機(jī)是由三相繞組組成的， 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。理論上講， 發(fā)電機(jī)三相繞組必須完全對(duì)稱(chēng)， 發(fā)電機(jī)內(nèi)的鐵心也必須完全均勻一致， 才不致造成諧波的產(chǎn)生， 但受工藝、環(huán)境以及制作技術(shù)等方面的限制， 發(fā)電機(jī)總會(huì)產(chǎn)生少量的諧波。輸電和配電系統(tǒng)中存在大量的電力變壓器， 其勵(lì)磁電流的諧波含有率與它的鐵磁飽和程度直接相關(guān)。正常運(yùn)行時(shí)， 電壓接近額定值， 鐵芯工作在輕度飽和范圍， 此時(shí)諧波不大。但在一些特殊運(yùn)行方式下(如夜間輕負(fù)荷期間)，運(yùn)行電壓偏高， 導(dǎo)致鐵芯飽和程度較嚴(yán)重， 致使磁化電流呈尖頂形， 內(nèi)含大量奇次諧波。另外， 由于經(jīng)濟(jì)原因， 變壓器所使用的磁性材料通常在接近非磁性材料或在非磁性材料區(qū)域運(yùn)行。在這種情況下， 即使所加的電壓為正弦波， 變壓器的勵(lì)磁電流也是非正弦的； 如果勵(lì)磁電流是正弦波， 則電壓就是非正弦波， 從而產(chǎn)生諧波。用電環(huán)節(jié)諧波源更多， 晶閘管式整流設(shè)備、變頻裝置、充氣電光源以及家用電器， 都能產(chǎn)生一定量的諧波。高含量的諧波電壓是導(dǎo)致電壓總諧波畸變的直接原因。為以上分析的各斷路器供電的設(shè)備全為大型膠印設(shè)備， 裝機(jī)容量大， 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)多， 變壓器多， 直流設(shè)備也多， 為1DP-B 所供電的設(shè)備的大功率的交流變頻調(diào)速的電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量超過(guò)300 kW， 為16DP-B 所供電的設(shè)備一般采用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)， 不論是直流電動(dòng)機(jī)還是交流變頻調(diào)速電機(jī)， 其變流裝置一般都采用大晶閘管可控整流裝置， 由于以上原因致使供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓總諧波畸變率居高不下。

三 供配電系統(tǒng)諧波的危害

諧波是不能忽視的，其危害主要表現(xiàn)有以下幾方面。

3.1 諧波對(duì)電能損耗的影響

諧波增加了輸、供和用電設(shè)備的額外附加損耗， 使設(shè)備的溫度過(guò)高， 降低了設(shè)備的利用率和經(jīng)濟(jì)效益。在理想的正弦波的情況下， 無(wú)功功率Q 僅僅反映了電能在電源與負(fù)載之間交換或傳遞的幅度。但是， 在諧波環(huán)境下的無(wú)功功率Q 中， 一部分反映了電能在電源與負(fù)載之間交換的幅度， 還有一部分則主要做了“ 無(wú)用功” 。這是因?yàn)槎鄶?shù)用電設(shè)備都被設(shè)計(jì)成工作在50 Hz 的正弦波電網(wǎng)中， 故它們不能有效地利用諧波和間諧波電流， 于是這部分能量就只能通過(guò)發(fā)熱、電磁輻射、振動(dòng)和噪音等途徑耗散掉， 成為“ 無(wú)用功” 并同時(shí)造成各種環(huán)境污染。

(1)電力諧波對(duì)輸電線路的影響

諧波電流使輸電線路的電能損耗增加。當(dāng)注入電網(wǎng)的諧波頻率位于在網(wǎng)絡(luò)諧振點(diǎn)附近的諧振區(qū)內(nèi)時(shí)， 對(duì)輸電線路和電力電纜線路會(huì)造成絕緣擊穿。

(2)電力諧波對(duì)變壓器的影響

諧波電壓的存在增加了變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及絕緣的電場(chǎng)強(qiáng)度， 諧波電流的存在增加了銅損。對(duì)帶有非對(duì)稱(chēng)性負(fù)荷的變壓器而言， 會(huì)大大增加勵(lì)磁電流的諧波分量。

(3) 電力諧波對(duì)電力電容器的影響

含有電力諧波的電壓加在電容器兩端時(shí)， 由于電容器對(duì)電力諧波阻抗很小， 諧波電流疊加在電容器的基波上， 使電容器電流變大， 溫度升高， 壽命縮短， 引起電容器過(guò)負(fù)荷甚至爆炸， 同時(shí)諧波還可能與電容器一起在電網(wǎng)中造成電力諧波諧振， 使故障加劇。

3.2 諧波對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的影響

特別對(duì)于電磁式繼電器來(lái)說(shuō)， 電力諧波很可能引起繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)， 使其動(dòng)作失去選擇性， 可靠性降低， 容易造成系統(tǒng)事故， 嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.3 諧波對(duì)功率因數(shù)的影響

(1) 諧波對(duì)功率因數(shù)計(jì)算方法的影響。功率因數(shù)是指有功功率和視在功率的比值， 在系統(tǒng)存在諧波時(shí)的實(shí)際功率因數(shù)為：PF=P/S ，式中，P 是有功功率，S 是視在功率。在理想正弦波的情況下， 功率因數(shù)cos￠=P1/S 1， 式中，P1是基波的有功功率，S1是基波的視在功率。但是， 在諧波環(huán)境中，PF＜cos￠， 即：PF=P/S= P/S1× S1/S =PFdisp×PFdist

式中，PFdisp為位移功率因數(shù)，PFdist為畸變功率因數(shù)。

(2) 諧波對(duì)功率因數(shù)補(bǔ)償方法的影響。傳統(tǒng)的靜電電容補(bǔ)償方法只能解決由于電流相位滯后導(dǎo)致的無(wú)功功率問(wèn)題， 而對(duì)由于諧波、間諧波等頻率不合所導(dǎo)致的無(wú)功功率卻無(wú)能為力。因此， 在諧波環(huán)境中， 計(jì)算靜電補(bǔ)償電容的容量時(shí)，應(yīng)當(dāng)扣除畸變所致的無(wú)功功率， 而且這部分無(wú)功功率必須用配置電抗器、濾波器等治理諧波的方法解決。

3.4 諧波導(dǎo)致配電系統(tǒng)地諧振風(fēng)險(xiǎn)增大

諧波會(huì)在熱效應(yīng)、耐壓等方面給補(bǔ)償電容器帶來(lái)負(fù)面影響， 故應(yīng)根據(jù)諧波狀況來(lái)調(diào)整電容器的耐壓參數(shù)。應(yīng)當(dāng)注意的是， 諧波還會(huì)導(dǎo)致電容器過(guò)載、過(guò)熱， 故諧波還會(huì)影響電容器的容量選擇。另外， 配電系統(tǒng)中， 無(wú)功補(bǔ)償電容器和變壓器電抗在一定條件下可以形成串聯(lián)或并聯(lián)諧振電路。前者從電網(wǎng)吸入諧振頻率及其相近頻率的諧波電流， 從而導(dǎo)致電容器過(guò)載， 同時(shí)在電容器和電感上產(chǎn)生極高的電壓， 導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備絕緣擊穿； 后者將向電網(wǎng)注入經(jīng)諧振電路放大數(shù)倍的電流， 從而導(dǎo)致電容器、變壓器及導(dǎo)線過(guò)載， 同樣也會(huì)產(chǎn)生極高的諧波電壓，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備絕緣擊穿。

四 諧波治理方法

4.1 三相整流變壓器采用Y、d 或D、d 聯(lián)結(jié)方式

由于3 次及3 次整數(shù)倍次的諧波電流在三角形聯(lián)結(jié)的繞組內(nèi)形成環(huán)流， 而星形聯(lián)結(jié)的繞組內(nèi)不可能出現(xiàn)3 次及3 次整數(shù)倍次的諧波電流， 因此采用Y、d 或D、d聯(lián)結(jié)的三相整流變壓器， 能消除注入供電網(wǎng)絡(luò)的3 次及3 次整數(shù)倍次的諧波電流。又由于供電系統(tǒng)中的非正弦交流電壓或電流，通常是正、負(fù)兩半波對(duì)時(shí)間軸(橫軸）是對(duì)稱(chēng)的， 不含直流分量和偶次諧波分量， 因此采用Y、d或D、d 聯(lián)結(jié)的整流變壓器以后，注入電網(wǎng)的諧波只有5、7 、11 等次諧波了。這種方法是抑制諧波的最基本方法。

4.2 增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)

整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)越多， 整流波形的脈波數(shù)越多， 其次數(shù)低的諧波被消去的也越多。如整流變壓器相數(shù)為2×3 相時(shí)， 出現(xiàn)的5 次諧波電流為基波電流的18.5%，7 次諧波電流為基波電流的12%。如果整流相數(shù)增加到4×3 相時(shí)， 則出現(xiàn)的5 次諧波電流降為基波電流的4.5%，7 次諧波電流降為基波電流的3%， 都差不多減少到1/3 。由此可見(jiàn)， 增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)對(duì)抑制諧波效果相當(dāng)顯著。

4.3 裝設(shè)分流濾波器

在大容量“ 諧波源” （ 如大型晶閘管整流器） 與電網(wǎng)連接處， 裝設(shè)分流濾波器， 使濾波器各組R-L-C 回路分別對(duì)需要消除的5 、7 、11 等次諧波進(jìn)行調(diào)諧， 使之發(fā)生串聯(lián)諧振。由于串聯(lián)諧振時(shí)阻抗極小， 從而使這些諧波電流被它分流吸收而不至于注入公用電網(wǎng)。分流濾波器接線圖如圖4 所示。

五 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 諧波治理是綜合治理過(guò)程， 是改善供電品質(zhì)的重要手段。GB/T 14549-93 《電能質(zhì)量―公用電網(wǎng)諧波》對(duì)電網(wǎng)各級(jí)電壓諧波水平進(jìn)行了量化限制。這樣做不僅能夠改善整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電力品質(zhì)， 同時(shí)也能延長(zhǎng)用戶設(shè)備使用壽命， 提高產(chǎn)品質(zhì)量， 降低電磁污染環(huán)境，減少能耗， 提高電能利用率。

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