【儀表網 儀表科普】近些年來，隨著科技水平的不斷革新，大部分電子產品采用了非線性的可控變流裝置、變頻調速裝置等符合設施，其產生的諧波問題導致了公用電網電能品質降低。因此，相關工作人員需要知曉諧波產生的原因及影響，便于今后做好防控和治理，提升電能品質。
 

　　1 發生諧波的主要因素及其諧波源的剖析
 

　　1.1發生諧波的主要因素
 

　　現階段，需要把電網當中的頻率為工頻整數倍成分的諧波，以及基波頻率非整數成分的間接諧波作為主要諧波關注點，并且二者皆是電網電能質量附著臟東西的主要因素。然而，在電力系統中諧波發生重點諧波源就是電力變壓器。其問題出現在激磁電流、鐵心飽和與三相電路荷磁路不對稱，造成在變壓器三角繞組的線電壓與線電流會出現三次諧波分量，尤其是低谷時期，電網逐步提升電壓，而變壓器鐵心飽和使情況變得更加糟糕，諧波發生的數量逐漸增高。隨后電網中電容裝置的大數量的運用，經過當場諧波實際檢測結果得知，諧波不單只存在零序分量能夠讓變壓器三角繞組所環路，實際還會擴張到全電網，導致電容裝置及其電網穩定運行有一定風險。
 

　　1.2諧波源的剖析
 

　　電力電子設備產生的諧波
 

　　當前整流器、變頻器、開關電源、靜態換流器、晶閘管系統以及其它SCR控制系統等被稱為電力電子基礎設備。在工業與日常生活用電范圍內會運用到基礎設備與電路，感性負載的單相整流電路為僅含奇次諧波的電流源型諧波源。此外，單相整流電路位于電容電壓通過整流管正向電源反映，歸為電壓型諧波源為容性負載，而諧波數量與電容數值大小相聯系，即電容數值提升，導致諧波數量隨之變大。
 

　　可飽和設備
 

　　可飽和設備屬于非線性設施，將電弧設施和電力電子設施做對比，可飽和設備上的諧波在未飽和的情況下，實際中的諧波幅值可忽略不計。其中變壓器、電動機、發電機等屬于可飽和設備。
 

　　電弧爐及其氣體電光源設備產生的諧波
 

　　首先，實踐中電弧爐設備在治煉金屬過程中非線性作用能生成很多的諧波。其次，氣體電光源設備依照氣體釋放電光源伏安特性。產生的非線性特性有一定作用，同時出現負的伏安特性。由于鎮流器非線性有很大影響，這里面三次諧波具有數量在百分之二十之上，其對稱函數是特性，需具備奇次諧波，而電流源性諧波源主要指全部氣體電光源設備。
 

　　2 諧波產生的干擾
 

　　2.1諧波對電網產生的影響
 

　　首先，導致電網功率消耗變大、設備試用時間降低、接地保護功能和遙控功能出現異常、線路與設備熱量變大等，特別是三次諧波導致非常大的中性線電流，造成配電變壓器零線電流大于相線電流數值，致使設備不能平穩運行。因此，諧波還能引發造成諧振在電網中發生，則會將運行正常的供電停止、情況嚴重、電網解裂等情況發生。其次，諧振造成變電站局部并聯與串聯，致使電壓互感器設施損壞；造成變電站系統當中的設備與元件生成附加的諧波損耗，導致電力變壓器、電力電纜、電動機等設備溫度上升，電容器損壞，進而促進了絕緣材料發生質變的速率；造成斷路器電弧熄滅時長變長，阻礙斷路器正常開端功能；導致電子元器件的繼續電保護或主動裝置發生操縱失誤；阻止了電子儀表與通信系統的正?；\行，減少通信質量；增加接近電磁振蕩。
 

　　2.2對用電安全造成的影響
 

　　第一，失火造成災害。有些意外失火狀況的起因多數跟電力諧波有聯系?，F階段節能燈、調光器設施中關開電源很普及，最初為了節約能源，之后這些設施卻產生了諧波源，導致電網的危險系數增加。在相關測驗之后，運用電器設施很多的酒店、寫字樓、小區等，如果不做濾波等舉措，最終中性線電流很強，嚴重的超出線電流，結果就會變成失火的潛在安全風險。
 

　　第二，有關設備損壞。電能質量附著上臟物會帶給繼電保護、計算機系統與精細儀器和機械等，造成其不能平穩運轉和操控，減少設施利用期限，進而導致繼電保護錯誤操作出現可避免的意外損失，造成不同情況的干擾。
 

　　第三，通信擾亂。其電網擾亂的主要因素為發生諧波，通過基本靜電感應和電磁感應，經過通信線路導致聲頻混亂。其諧波頻率提升，則會有雜音問題，通過通信線路上導致音頻混亂。之后采取遮蔽電纜通信，基本上可以消滅靜電感應的作用，最終還是不可能消滅電磁感應的擾亂。
 

　　2.3諧波對于電氣設備產生的影響
 

　　第一，電力電容器產生的影響。而電容器在電網無功配置容量中占有比重很大，其中少數電容器安排只參照無功補償量，不會參照裝置點電能質量現實存在的污染狀況。至此，運行點電能質量標準過低，經常出現意外損失，比如：安裝不了補償裝置、分開電容器保護熔絲，惡劣情況下會出現串聯并聯諧振，造成電容器諧波過電壓與過電流，導致電容器開裂。
 

　　第二，變壓器產生影響。諧波電流在變壓器中發生，致使銅耗提高，造成局部過熱、震蕩、聲音變大、繞組附加過熱等。其變壓器中的諧波電流被勵磁電流所包含，致使合閘涌流之后諧波電流提升，出現的諧波電流導致諧振問題，結果造成變壓器的日常運行有風險。
 

　　第三，同步發電機產生的影響。在系統里面的同步發電機中流入負序電流與諧波電流，造成多余的損耗，導致發電機局部過熱，絕緣力度降低。由于多余諧波分量在輸出電壓波形產生，導致扭振現象在負載同步發電機轉子中發生，運用時間縮短。
 

　　第四，斷路器產生的影響。局部斷路器磁吹線圈不能正常運行是由諧波造成的，致使遮斷能力降低，不能遮斷波形畸變率大于一般控制的故障電流，導致中壓斷路器阻止電流，則會使諧頻涌波電壓與重燃情況發生，導致斷路器觸頭斷開。
 

　　第五，自動控制器產生的影響?，F如今，數字控制技術已投入到更加廣泛領域，諸多精細負載針對受電電能質量指標有更高要求?；诖耍娔苜|量被沾上臟物則會導致設備的監測模塊中引發畸變量、擾亂一般分解計算、造成出錯的輸出結果的損害。
 

　　3 電子廠房諧波的治理策略
 

　　3.1采取主動措施，減少電子設備諧波含量
 

　　多脈波變流技術
 

　　針對最大功率的電力電子裝置,經常把原本六脈波變流器改變為十二脈波和二十四脈波變流器，從而降低交流側諧波電流含量。
 

　　脈寬調制技術
 

　　主要思路為把控PWM輸出波形中各種轉換時刻,確保四分之一波形的對等性。促使應該消滅的諧波幅值為零，基波幅值為給定量，實現消滅指/定諧波和把控基波幅值的目標。
 

　　多電平變流技術
 

　　對各式各樣電力電子變流器采取移相多重法、順序控制和非對稱控制多重化等方式,把方波電流和電壓疊加,促使變流器能夠在交流電網側生成電流和電壓為靠近正弦階梯波,并電源電壓維持特定相位關聯。
 

　　3.2安裝電力濾波器，提高濾波性能
 

　　傳統無源濾波器
 

　　無源電力濾波器即PPF采取電容和電抗器合成LC調諧電路，可以為諧波供給并聯低阻通路，產生濾波影響。采取電容能夠補足無功功率，改變電網功率因數。介于PPF構造不復雜，生成成本低、運轉消耗小及其技術需求低等優勢變為改變電能質量的設備。介于構造上面因素，致使PPF有許多不容易解決的難題，例如：濾除指/定此諧波，諧波補足頻帶較窄，平穩性很差、占有空間很大等。
 

　　新型有源濾波器
 

　　有源濾波器即APF有關原理。主要經過檢查電網中諧波電流，之后把控逆變電路生成相對應補充電流分量匯入電網實現消除諧波結果。并聯型APF則適合于感性電流源負載諧波補充。串聯型APF則適合于消除帶電容二極管整流電路等電壓型諧波源負載對系統的作用。串-并聯型APF兼顧有串、并聯APF的功能。APF特點不會受到系統阻抗作用，不能和電網阻抗發生串聯和并聯諧振的狀況，并且對外部電路諧振具備阻尼影響。另外,APF具備很高操控性可和極快反應性，不但可以補充各次諧波，也可以抑制無功電流，具有合適價格。
 

　　混合型濾波器
 

　　混合型電力濾波器是把無源濾波器和有源濾波器合理連接在一起。然而，有源濾波器不接續承擔電網電壓和負載的基波電流，簡單引起負載電流和電網電壓高次諧波隔離器的影響，所以有源濾波器容量安排的很小，采取串聯有源濾波器變大高次諧波阻抗而對基波無作用的性質，能夠改變無源濾波器的濾波成效，避免和電網聯系產生諧振，其不足就是有源濾波器性能較大層次上取決于電流互感器特有性質。

       文章來源：安科瑞電子商務（上海）有限公司 （點擊進入該公司展臺）