電力系統(tǒng)的諧波產(chǎn)生的原因

1、電力系統(tǒng)的諧波產(chǎn)生的原因電網(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

2、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

3、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

4、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。 供電系統(tǒng)的無功補償及諧波治理  在供電系統(tǒng)中，為了節(jié)能降損、提高電壓質(zhì)量和電網(wǎng)經(jīng)濟運行水平，經(jīng)常采用各種無功補償裝置。近年來，配電網(wǎng)中整流器、變頻調(diào)速裝置、電弧爐、各種電力電子設(shè)備以及電氣化鐵路大量應(yīng)用。這些負荷大都具有非線性、沖擊性和

5、不平衡性的特點，在運行中會產(chǎn)生大量諧波。這些諧波對無功補償裝置造成了嚴重影響。在供電系統(tǒng)中，對于某次諧波，作為無功補償用的并聯(lián)電容器若與呈感性的系統(tǒng)電抗發(fā)生諧振，則會出現(xiàn)過電壓而造成危害。當無功補償裝置運行地點的諧波比較嚴重時，電壓、電流波形會有很大畸變，電容器投切控制信號的傳輸就會受到影響，從而有可能引起裝置的誤動或拒動。另一方面，并聯(lián)電容器對電網(wǎng)諧波的影響也很大。若電容器容抗和系統(tǒng)感抗配合不恰當?熏將會造成電網(wǎng)諧波電壓和電流的嚴重放大?熏給電容器本身帶來極大損傷?？梢?，無功補償與諧波治理兩者關(guān)系密切。產(chǎn)生諧波的裝置大都是消耗基波無功功率的裝置；治理諧波的裝置通常也是補償無功的裝置。因此，為

6、了尋求能同時實現(xiàn)無功補償和諧波治理的裝置，就必須將二者結(jié)合起來進行研究。 電容器無功補償裝置中的諧波問題  諧波源有兩種一種是諧波電流源，這些用電設(shè)備中的諧波含量取決于它自身的特性和工作狀況?；旧吓c供電系統(tǒng)參數(shù)無關(guān)。另外一種是諧波電壓源。發(fā)電機在發(fā)出基波電勢的同時，也會有諧波電勢產(chǎn)生，其諧波電勢大小主要取決于發(fā)電機本身的結(jié)構(gòu)和工作狀況。實際上，在電網(wǎng)中運行的發(fā)電機和變壓器等電力設(shè)備輸出的諧波電勢分量很小，幾乎可以忽略。因此，在供電系統(tǒng)中存在并實際發(fā)生作用的諧波源主要是諧波電流源。  在用并聯(lián)電容器進行無功補償?shù)墓╇娤到y(tǒng)中電網(wǎng)以感抗為主，電容器

7、支路以容抗為主。在工頻條件下，并聯(lián)電容器的容抗比系統(tǒng)的感抗大得多可發(fā)出無功功率，對電網(wǎng)進行無功補償。但在有諧波背景的系統(tǒng)中大量的非線性負荷會產(chǎn)生大量的諧波電流注入電網(wǎng)，對這些諧波頻率而言電網(wǎng)感抗顯著增加而補償系統(tǒng)容抗顯著減小導致諧波電流大部分流入電容器支路，若此時電容器的運行電流超過其額定電流的倍，電容器將會因過流而產(chǎn)生故障。另外，針對無功補償系統(tǒng)的調(diào)諧頻率，如果電網(wǎng)中存在該特定頻率的諧波電流源，則該諧波將直接被放大嚴重時還會發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振。系統(tǒng)諧振將導致諧波電壓和電流明顯地高于在無諧振情況下出現(xiàn)的諧波電壓和電流。 諧波與并聯(lián)諧振  當電網(wǎng)中的諧波主要由非

8、線性用電負荷產(chǎn)生時，此時的諧波源可看作一個很大的電流源，其產(chǎn)生的諧波電流加在系統(tǒng)感抗和電容器的容抗之間，形成并聯(lián)回路（如圖所示）。    由圖可見，流入電容器支路的次諧波電流為：     由式（）可看出：當電網(wǎng)阻抗和電容器阻抗相等時，即：時，將形成并聯(lián)諧振。此時，即使系統(tǒng)中的次諧波電流不大，流入電容器的次諧波電流也將會很大（理論上為無窮大，實際上由于存在電阻諧波電流為一很大的有限值），被放大的諧波電流流經(jīng)電容器時可導致其內(nèi)部組件過熱而出現(xiàn)故障。 諧波與串聯(lián)諧振   當上一級電網(wǎng)系統(tǒng)電壓波形嚴重畸

9、變時此時的諧波源相當于一個很大的電壓源。諧波電壓將在變壓器的感抗和電容器的容抗間形成串聯(lián)回路（如圖所示）。當感抗和容抗相等時?熏將形成串聯(lián)諧振。此時諧波電壓將在串聯(lián)回路上形成強大的電流直接流經(jīng)補償電容器使電容器因過流而迅速故障。   由以上分析可見在有諧波背景的供電系統(tǒng)中單獨使用電容器進行無功補償時若發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振大部分諧波電流將流入電容器組中而導致其迅速產(chǎn)生故障。為了避免上述情況的發(fā)生就必須尋求新的能同時實現(xiàn)無功補償和諧波治理的裝置。 能同時實現(xiàn)無功補償與諧波治理的裝置 無源濾波器   在有諧波背景的電網(wǎng)中，為了濾除諧波，就

10、要為諧波提供一條釋放路徑即保留基波而使諧波短路也就是使諧波通過濾波器直接流回諧波源而不注入系統(tǒng)。為此，可采用一種無源濾波器，常用的是單調(diào)諧濾波器，它由適當數(shù)值的電容、電感和電阻組合而成（如圖所示）。通過設(shè)置參數(shù)，使得在需要濾除的諧波頻率上裝置的感抗和容抗相等而抵消?熏即在調(diào)諧頻率上濾波器呈現(xiàn)低阻抗，這樣該頻次諧波就可順利通過濾波器并返回諧波源，從而達到濾除諧波的目的。而對于非調(diào)諧的基波和其它次諧波濾波器則呈現(xiàn)高阻抗，帶來的影響很小。除了上述針對某次諧波頻率而設(shè)置的濾波器外常用的還有一種高通濾波器如圖所示，它對于某一頻率以后的所有頻率都呈現(xiàn)低阻抗，可濾除多種高次諧波。在實際工程應(yīng)用中，根據(jù)供電系

11、統(tǒng)中諧波的組成成份往往設(shè)置兩組濾波器，一組為單調(diào)諧濾波器用來濾除含量較大的某次諧波；另一組為高通濾波器可對高次諧波實現(xiàn)減幅。   上述調(diào)諧濾波器實現(xiàn)起來非常簡單，就是在原來并聯(lián)電容器的支路上串接一個適當大小的電抗器。此時，整個補償電容器支路對諧波源基波仍呈容性保持其無功補償作用不變。而對高次諧波補償支路則呈感性避免了與系統(tǒng)形成電流諧振消除或減小了由于補償電容所引起的諧波電流放大現(xiàn)象。如何選擇電抗器的大小呢？目前我國并聯(lián)電容器配置電抗器的電抗率（，為電抗器的基波感抗為電容器的基波容抗）主要有種：， ，。配置電抗器的主要目的是限制電容器的合閘涌流；當采用電抗率為或的串

12、聯(lián)電抗器時，可抑制次以上的諧波電流；當采用電抗率為的串聯(lián)電抗器時，可抑制次以上的諧波電流。   另外需注意，上述裝置對諧振頻率要求非常嚴格。若諧振點漂移，將有可能放大諧波電流，因此必須保證電抗器和電容器的數(shù)值不能因溫度、環(huán)境等因素而發(fā)生變化。為滿足此要求，濾波電抗器應(yīng)采用電抗值可調(diào)的空芯或鐵芯電抗器制造精度要求為正誤差。對于電容器，最好選用制造精度為正誤差具有防爆、損耗低、放電特性好等特點的諧波濾波電容器。在確定其額定電壓等級時，需考慮串聯(lián)電抗器產(chǎn)生的電壓降及諧波電壓的影響，一般應(yīng)選擇高于系統(tǒng)電壓。另外，在系統(tǒng)運行中，電容器組經(jīng)常需要分組投切，此時就要根據(jù)補償容量和諧波要求

13、來解決各組間的配合問題。   隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，用晶閘管實現(xiàn)的靜止無功補償裝置因其優(yōu)良的性能而被廣泛應(yīng)用。例如，有一種兼有諧波治理功能的動態(tài)無功功率補償裝置叫做晶閘管投切電容器（  ）這種裝置性能良好，被很多場合采用，但線路組成比較復雜，故障點多，維護量相對較大。另外還有一種典型的動態(tài)無功補償及諧波濾波裝置為固定電容器晶閘管相控電抗器    。該裝置根據(jù)局部電網(wǎng)最低功率因數(shù)設(shè)置固定電容器根據(jù)諧波的階次，由電抗器串聯(lián)固定電容器組成諧波吸收回路，根據(jù)電網(wǎng)功率因數(shù)變化量來調(diào)節(jié)相控電抗器的大小實現(xiàn)局部電網(wǎng)無功補償和諧

14、波治理。相對來說，該裝置線路簡單故障率低運行也較穩(wěn)定，值得推廣。   近來又開發(fā)出一種新型無功補償兼諧波治理裝置晶閘管投切濾波器  。它兼有傳統(tǒng)和電力濾波器的優(yōu)點，并且可抑制因負載變動而引起的電網(wǎng)電壓波動。在基波頻率下，的基波阻抗呈容性，可向系統(tǒng)輸出無功功率，并且其大小可通過晶閘管進行調(diào)節(jié)。對于系統(tǒng)中常見的主要的諧波，可接近諧振并呈現(xiàn)很低的阻抗，使諧波電流流入濾波器，從而可同時達到無功補償和濾除諧波的目的。由于系統(tǒng)中存在的諧波電流通常有多個頻率，若采用單調(diào)諧濾波器來濾除諧波，則需安裝多個濾波器。此時需注意，在投切濾波器時，必須從低次向高次逐次投入，而在切

15、除時則必須從高次向低次依次切除。否則，不僅不能達到抑制諧波電流的作用，反而會將其放大。研究表明，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，有實際應(yīng)用和推廣價值。   無源濾波器是傳統(tǒng)的進行無功補償和諧波治理的方法?熏具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點因此被廣泛采用。但是無源濾波器的濾波性能受系統(tǒng)和負載參數(shù)的影響較大，易于與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導致諧波放大從而使濾波器過載甚至燒毀，另外它只能消除特定次的諧波，動態(tài)性能相對較差，無功補償效果也不是很理想。為此，急需開發(fā)出新的裝置來彌補上述缺陷。 有源濾波器   目前在無功補償裝置中進行諧波治理的一

16、個重要趨勢是采用有源濾波器  。它通過實時檢測電網(wǎng)的電壓電流經(jīng)運算處理后得到補償控制指令控制主電路產(chǎn)生諧波補償電流，此電流與所要濾除諧波電流的幅值大小相等相位相差°從而可以相互抵消使電網(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跟蹤補償，濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響可消除與系統(tǒng)阻抗或負載發(fā)生諧振的危險。另外，此裝置不僅能補償無功和各次諧波還可抑制閃變，具有高度可控性和快速響應(yīng)性。它是當前無功補償和諧波治理領(lǐng)域重要的研究發(fā)展方向。   這里介紹一種采用有源濾波器進行無功補償和諧波治理的方案，適合在諧波嚴重的工況下使用。此方案其實就是

17、在原來的基礎(chǔ)上，增加一有源濾波器。具體實現(xiàn)方法為，將一變壓器的原邊串聯(lián)接在電力系統(tǒng)和諧波源之間，副邊接有源濾波器的輸出部分。設(shè)計的初衷是，希望基波電流可以從變壓器的原邊流過，而諧波電流被隔離，無功補償裝置中的電容器和電抗器串聯(lián)的支路為被隔離起來的諧波提供通路，從而達到濾除諧波的目的。根據(jù)變壓器的工作原理，要滿足上述要求，就需要檢測變壓器原邊電流中的基波分量，然后采用有源逆變的方法跟蹤此基波分量，并將此基波分量注入變壓器的副邊，從而補償變壓器原邊基波電流所產(chǎn)生的基波磁通，使得變壓器對原邊基波電流呈現(xiàn)低阻抗，而對于原邊諧波電流呈現(xiàn)高阻抗。可見，為了在變壓器的副邊產(chǎn)生一個與原邊基波電流大小成比例、方

18、向相反的電流，就必須準確地從電網(wǎng)電流中檢測出基波電流，即需要有基波電流檢測部分，這也是此有源濾波器的關(guān)鍵部分。另外此裝置還要有功率放大部分，它由滯環(huán)控制、驅(qū)動和逆變器組成，將檢測到的原邊基波電流經(jīng)轉(zhuǎn)換作為給定信號采用滯環(huán)電流控制使其能夠跟蹤原邊基波電流。從以上分析可見，該方案只需檢測、跟蹤基波電流，補償基波磁通，性能比較穩(wěn)定，電路結(jié)構(gòu)也較簡單，易于在工程中實現(xiàn)。   從本質(zhì)上講，可看作一個大容量的諧波電流發(fā)生裝置。通過對電網(wǎng)中的畸變波形實時跟蹤補償，可使任意頻率、任意幅值和相位的諧波都能被濾除，并使無功功率得到完全補償。其中，如何實時準確地檢測無功電流和諧波電流，并將此信號

19、作為有源濾波的控制信號，是同時實現(xiàn)無功補償和諧波治理的關(guān)鍵問題。為了使濾波器有較好的信號跟蹤效果，有人提出運用自適應(yīng)預測原理，實驗證明，該方法效果顯著，可達到預期目的。   有源濾波器在我國已開始掛網(wǎng)運行但還需要解決一些問題。比如：在大容量應(yīng)用中有源濾波器逆變器的容量如何最小化；有源濾波器在負載動態(tài)過程條件下如何實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)；在嚴重畸變的不對稱電網(wǎng)及負載下如何提高適應(yīng)性等。現(xiàn)階段有源濾波器研究和應(yīng)用的一個顯著特征是混合型有源濾波器，即將有源濾波器和無源濾波器相結(jié)合。有源部分相當于一個諧波隔離器?熏既能阻止負載的諧波電流進入電網(wǎng)?熏又能防止電網(wǎng)的諧波電壓影響負載，而電網(wǎng)公共

20、連接點上其它負荷的諧波電流則流入無源濾波器。這樣可以同時發(fā)揮兩者的優(yōu)點，達到良好的補償目的?；旌闲陀性礊V波器最大的好處是，逆變器只需承擔諧波電流和諧波電壓，從而極大地降低了有源部分的容量，非常適合于大功率諧波負載的補償。 結(jié)束語   無功補償對改善電能質(zhì)量電壓起著重要作用。隨著電網(wǎng)中非線性負荷的不斷增加，其產(chǎn)生的諧波也急需治理。在諧波嚴重的地方，若仍使用傳統(tǒng)的并聯(lián)電容器補償裝置則有可能對諧波起放大作用?熏甚至產(chǎn)生諧振，從而給系統(tǒng)和補償裝置帶來危害。低成本的無源濾波器是目前普遍采用的無功補償和諧波治理裝置。此裝置使用簡單，但存在一定缺陷。有源濾波器可以對幅度和頻率都

21、變化的諧波以及變化的無功進行補償，但也存在初期投資大、運行效率低的缺點。為此，可將有源濾波器和無源濾波器結(jié)合起來使用，既可以使有源濾波器容量降低，又可彌補無源濾波器的缺陷，是一個很好的發(fā)展方向。項目概述 1.1前言 單博博研制生產(chǎn)的低壓諧波濾除裝置是專用于低壓電網(wǎng)3次、5次、7次、11次、13次及以上的諧波無源濾波裝置。適用于中頻冶煉、變頻、軋鋼、整流設(shè)備等的環(huán)境。該裝置采用了電感和電容器組成串聯(lián)諧振吸收回路，有效的將負載產(chǎn)生的諧波加以吸收，從而避免將諧波電流返送到電力變壓器，大大降低電網(wǎng)的諧波量，同時有利于用戶電力變壓器的運行，降低功耗，提高設(shè)備和其它電器組件的可靠性。此外該設(shè)備還提供一定容

22、量的無功功率補償，提高用戶負載的運行效率。該裝置分綜合控制柜和電抗柜，視用戶要求不同，配置的濾除諧波次數(shù)也不同。通常一套系統(tǒng)4種諧波。系統(tǒng)的操作可分自動運行和手動操作。 1.2諧波的基本定義及基礎(chǔ)知識 1.2.1領(lǐng)域內(nèi)關(guān)鍵詞語的基本概念 諧波：（harmonic） 對周期性交流信號量進行傅立葉級數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1的整數(shù)倍的分量。我國供電系統(tǒng)頻率為50Hz，所以5次諧波的頻率為250 Hz。7次諧波的頻率為350 Hz。11次諧波的頻率為550 Hz，13次諧波的頻率為650 Hz。 公共連接點：（PCC）用戶接入電網(wǎng)的連接處。 總諧波畸變率：（THD）周期性交流量的諧波含量的方均

23、根值與基波分量的方均根值之比（用百分數(shù)表示）。電壓總諧波畸變率以THDU表示，電流總諧波畸變率以THDI表示。 諧波源（harmonic source）：向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備。 感性無功：電動機，變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫感性無功功率。 容性無功電容器在交流電網(wǎng)中接通時在一個周期內(nèi)，上半周期的充電功率和下半周期的放電功率相等，不消耗能量，這種充放電功率叫容性無功功率。 功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值稱為功率數(shù)。 功率因數(shù)調(diào)整電費：實行兩部分電價制度的用電企業(yè)，供電部門根據(jù)用戶平均功率因數(shù)而加收

24、或減免的電費，稱為功率因數(shù)調(diào)整電費 1.2.2諧波的產(chǎn)生和危害 諧波的產(chǎn)生 諧波主要是由于大容量整流或換流設(shè)備以及其它非線性負荷，導致電流波形畸變造成的。我們對這些畸的變交流量進行傅立葉級數(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。 諧波的危害 影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行：供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器，一般采用電磁繼電器，感應(yīng)式繼電器或新式微機保護進行檢測保護，在系統(tǒng)中這些屬于敏感元件，繼電器受到高次諧波的影響容易產(chǎn)生誤動作，微機保護由于采用了整流采樣電路，也及易受到諧波的影響導致誤動或拒動，這樣諧波嚴重威脅供電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運行。 影響電網(wǎng)的質(zhì)量：高次諧波能使電網(wǎng)

25、的電壓與電流波形發(fā)生畸變，另外相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率和無功功率，從而降低電網(wǎng)電壓，增加電路損耗，浪費電網(wǎng)容量。 影響供電系統(tǒng)的無功補償設(shè)備：供電系統(tǒng)變電站均有無功補償設(shè)備，當諧波注入電網(wǎng)時容易造成高壓電容過電流和過負荷，使電容異常發(fā)熱：另外諧波的存在還會加快電容器絕緣介質(zhì)的老化，縮短電容的使用壽命。 影響電力變壓器的使用：諧波的存在會使電力變壓器的銅損和鐵損增加，直接影響變壓器的使用效率；還會造成變壓器噪聲增加，縮短變壓器的使用壽命。 影響用電設(shè)備：諧波的存在會造成異步電機電動機效率下降，噪聲增大；使低壓開關(guān)設(shè)備產(chǎn)生誤動作；對工業(yè)企業(yè)自動化的正常通訊造成干擾，影響

26、電力電子計量設(shè)備的準確性。 1.2.3治理諧波及補償無功功率的重要性 采用專門的濾波裝置能夠有效的濾除高次諧波，同時向電網(wǎng)提供容性無功功率，其重要性主要表現(xiàn)在以下方面： 濾除高次諧波能夠定化用電環(huán)境，降低視在功率，減少諧波電流在用電設(shè)備和輸配電設(shè)備中的發(fā)熱，直接節(jié)省有功功率；消除由于諧波產(chǎn)生的震動，延長電器的使用壽命；有效的消除對敏感元件的影響。 由于濾波回路是由電抗器和電容器串聯(lián)形成的，所以在濾波的過程中能向電網(wǎng)注入容性無功，提高了功率因數(shù)，這樣就能避免供電部門高額的功率因數(shù)調(diào)整電費，由于無功電流的抵消，也相當于提高了配電設(shè)備的容量，減少了線損。無功功率補償還能提升末端的電網(wǎng)電壓，對優(yōu)化用電

27、環(huán)境有很重要的意義。 在設(shè)計濾波器時，首先應(yīng)滿足各種負載水平下對諧波限制的技術(shù)要求，然后在次前提下，使濾波器在經(jīng)濟上最為合理。除以上經(jīng)濟分析外，設(shè)計濾波器還應(yīng)注意以下兩點： 1）單調(diào)濾波器的諧振頻率會因電容，電感參數(shù)的偏差或變化而改變，電網(wǎng)頻率會有一定的波動，這將導致濾波器失諧。設(shè)計時應(yīng)保證在正常是諧的情況下濾波裝置仍能滿足各項要求。 2）電網(wǎng)阻抗變化對濾波裝置尤其是其中的單調(diào)諧濾波器的濾波效果有較大影響，而更為嚴重的是，電網(wǎng)阻抗與濾波裝置有發(fā)生并聯(lián)諧振的可能，設(shè)計時應(yīng)充分予以考慮。 1.3項目業(yè)主有關(guān)情況 根據(jù)用戶提供的供電系統(tǒng)資料可知，該配電系統(tǒng)中頻生產(chǎn)線上現(xiàn)有供電變壓器1臺，容量均為40

28、0KVA，低壓單母線運行，電壓變比為10/0.4，帶1臺大功率中頻電爐。由于中頻機采用的是晶閘管整流技術(shù)，在工作時不同程度地產(chǎn)生了一定的諧波發(fā)生量，根據(jù)用戶提供的參數(shù)及我公司對其它同類型項目的諧波測試數(shù)據(jù)分析可知，中頻機工作時，在用戶配電系統(tǒng)中，5次諧波電流含量可達到20%以上，7次諧波電流也可達12%以上，諧波電流及諧波電壓畸變率將會遠遠超出國標電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波GB/T 14549-93的國家標準限值。高次諧波電流注入上端10KV電網(wǎng)，將導致電力系統(tǒng)中高次諧波含量迅速增長，引起供電電壓波形畸變，增加了線損和用電設(shè)備的損耗，造成了多余的能耗，同時影響電網(wǎng)其他用電設(shè)備的正常運行，降低了電能

29、質(zhì)量，對設(shè)備的安全運行造成了安全隱患。同時由于設(shè)備運行時隨著負荷的變化功率因數(shù)變壓也較大，低負荷時只有0.8左右，這將產(chǎn)生多余的無功損耗，給用戶造成較大無功罰款，使用戶蒙受了較大的電費損失。 為了保證設(shè)備正常運行、供電系統(tǒng)可靠供電和節(jié)約電能，需要對該設(shè)備采取抑制諧波電流的技術(shù)措施，同時考慮補償基波無功功率。根據(jù)我國有關(guān)電網(wǎng)電壓質(zhì)量的標準規(guī)定，以及目前國內(nèi)外在諧波治理方面的研究成果，采用濾波兼動態(tài)補償技術(shù)方案，針對該整流產(chǎn)生的特征諧波分別設(shè)置濾波回路，吸收諧波電流，同時也起到補償基波無功功率、節(jié)約電能的作用。 樂清市中容電力補償設(shè)備有限公司生產(chǎn)的諧波治理設(shè)備具有動態(tài)跟隨負荷的變化的特性，能有效提

30、高電網(wǎng)的電能質(zhì)量、功率因數(shù)和節(jié)約電能，同時提高整個用電系統(tǒng)運行的可靠性及設(shè)備運行效率，降低運行成本和設(shè)備維護費用，延長設(shè)備的使用壽命，給用戶帶來明顯的經(jīng)濟效益。 1.4中頻負載產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)及設(shè)備的影響 中頻電源根據(jù)整流脈數(shù)可以分為6脈整流，12脈甚至24脈，根據(jù)工作時的功率因數(shù)可以分為恒功率中頻機與普通中頻機。整流的相數(shù)越高，產(chǎn)生的諧波量就越低，對電網(wǎng)的影響就越小，危害大大降低。 中頻電源由于采用的電氣傳動為晶閘管整流技術(shù)，所以在工作時除了功率因數(shù)較低外，同時也產(chǎn)生高次諧波，若中頻電源變壓器單個繞組側(cè)采用的是六脈動整流技術(shù)，則產(chǎn)生的諧波主要以5，7，11，13次為主。 高次諧波對電網(wǎng)主要影

31、響：引起電氣設(shè)備發(fā)熱，振動，增加損耗，縮短壽命，干擾通訊，使可控硅誤觸發(fā)，部分繼電保護誤動作，電氣絕緣老化損壞等。 以下作出中頻機單邊（一個繞組）六脈整流方式工作時的硬件仿真原理圖及電壓電流波形： 設(shè)計遵循的主要標準 2.3.1總設(shè)計及制造標準： 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T14519-1993 電能質(zhì)量電壓波動和閃變GB12326-1000 電能質(zhì)量供電電壓允許偏差GB12325-1990 低壓無功功率補償裝置總技術(shù)條件GB/T15576-1995 低壓無功就地補償裝置 JB/T7115-1993 無功補償技術(shù)條件；JB/T9663-1999低壓無功功率自動補償控制器 低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值 GB/T 17625.7-1998 電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度 GB/T 14543-1995 鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊 國標GB1027 電壓互感器 國標GB/T5356 電壓互感器試