領(lǐng)步淺談：舞臺電力系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生和抑制措施！

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2016-05-13分享加入收藏關(guān)注：-

         舞臺電力系統(tǒng)主要包括舞臺燈光、擴(kuò)聲和舞臺機(jī)械等系統(tǒng)用電。由于用電負(fù)荷中大量非線性負(fù)載設(shè)備的使用，產(chǎn)生了大量諧波電流，對供電電網(wǎng)及用電設(shè)備產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染，舞臺燈光系統(tǒng)中的可控硅調(diào)光設(shè)備引起的電流波形畸變是主要諧波。

         對可控硅調(diào)光設(shè)備所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行專項(xiàng)治理，降低其對電網(wǎng)和用電設(shè)備的影響，可減少對調(diào)光設(shè)備本身和舞臺擴(kuò)聲系統(tǒng)、舞臺機(jī)械自動控制系統(tǒng)等重要電子設(shè)備的影響，改善電網(wǎng)質(zhì)量，確保本單位電力配電系統(tǒng)安全、有效運(yùn)行。所以諧波治理也越來越多得得到人們的關(guān)注與重視。

         可控硅調(diào)光器是目前舞臺照明、電視演播室照明領(lǐng)域的主流設(shè)備，它實(shí)質(zhì)上是一個單相的相位控制交流調(diào)壓器，是一種典型的非線性電氣設(shè)備，通過可控硅調(diào)光技術(shù)對照明系統(tǒng)進(jìn)行控制，用改變正弦波的觸發(fā)脈沖導(dǎo)通角度來實(shí)現(xiàn)輸出電壓高低的調(diào)整。由于可控硅導(dǎo)通角度的改變，使得調(diào)光器輸出的電壓波形發(fā)生了變化，輸出的已經(jīng)不再是周期性的正弦波，而是非正弦波，導(dǎo)致電壓、電流波形發(fā)生了畸變。對該周期性非正弦分量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分析可知，可控硅調(diào)光過程中輸出的負(fù)荷電壓除含有與電源同頻率的基波成分外，還含一系列頻率為電源頻率奇次倍的高次諧波，這些高次諧波通過導(dǎo)線傳導(dǎo)到其他負(fù)載，引起電網(wǎng)電源電壓波形畸變，形成對電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波污染（諧波分析見表1）：

編號	負(fù)載類型	主要諧波頻譜	諧波畸變變化特征	對電源電能質(zhì)量的影響
1	舞臺燈光系統(tǒng)（可控硅調(diào)光系統(tǒng)設(shè)備）	3/5/7/9/11/13/15/17與高次諧波	總諧波含量隨調(diào)光系統(tǒng)工作快速變化，諧波成分相對幅值高（諧波畸變率26%-110%，可控硅導(dǎo)通角在30°時諧波畸變Z大高達(dá)110%）	大容量諧波會嚴(yán)重影響調(diào)光系統(tǒng)載流安全，產(chǎn)生的3N次諧波疊加在零線上引起零線電流較大（通常為相線電流的1.5-2.5倍，Z大可達(dá)到相線電流的3倍）
2	舞臺非線性負(fù)載、電聲設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、控制與通訊設(shè)備	3/5/7/11/13與高次諧波	隨設(shè)備變動	電源質(zhì)量嚴(yán)重影響設(shè)備工作，由于諧波引起的電磁干擾造成音箱設(shè)備聲音失真或噪音較大。

表1 劇院配電系統(tǒng)電能諧波分析一覽表

舞臺電力系統(tǒng)中諧波抑制措施

         諧波抑制的措施主要有兩種：一是主動治理，即從諧波源本身出發(fā)，通過改進(jìn)用電設(shè)備，使其不產(chǎn)生或少產(chǎn)生諧波，目前用備受關(guān)注的正弦波電子調(diào)光系統(tǒng)取代可控硅調(diào)光系統(tǒng)就是一種非常有效的主動治理方式；二是被動治理，本著誰污染、誰治理的原則，即在諧波源端通過安裝電力濾波器，阻止諧波注入電網(wǎng)，或者阻止電力系統(tǒng)的諧波流入負(fù)載端。

1、無源濾波器
         為抑制可控硅調(diào)光中諧波的產(chǎn)生，生產(chǎn)調(diào)光器的廠家通常在可控硅的單相輸出回路上設(shè)置高頻電感電容濾波器，減緩電流變化上升的時間，這種在諧波源處濾出諧波的方法，可以較大地減少高次諧波的分量。目前在可控硅單相調(diào)光回路中普遍采用LC無源濾波器，由L（電感）與C（電容）構(gòu)成一串聯(lián)諧振支路，諧振頻率f由L和C所確定。當(dāng)LC回路的諧振頻率和某一高次諧波電流頻率相同時，即可抑制該次諧波流入電網(wǎng)。LC無源濾波器有投資少、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，它在吸收高次諧波的同時，還具有改善功率因數(shù)的功能。但是在一個調(diào)光回路上廠家只是設(shè)計(jì)了一個LC濾波支路，是針對一個諧波電流頻率而設(shè)置的，而對于多頻率的諧波電流，需分別設(shè)置多個LC濾波支路，這樣做可能造成彼此相互干擾，又會導(dǎo)致顧此失彼，而且設(shè)備量的增加還會受到系統(tǒng)參數(shù)的限制，可能產(chǎn)生諧振，放大諧波。

2、有源濾波器
         與無源濾波器相比，北京領(lǐng)步公司LBAPF系列有源濾波器具有高度補(bǔ)償可控和快速自適應(yīng)響應(yīng)性，能抑制各次諧波，具有動態(tài)補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，彌補(bǔ)了無源濾波器的不足。它有一機(jī)多能的作用，性價(jià)比較為合理，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)；更具有自適應(yīng)功能，可自動跟蹤補(bǔ)償抑制變化中的多次諧波。
在實(shí)際應(yīng)用中，針對諧波產(chǎn)生的原因和強(qiáng)弱進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和設(shè)計(jì)，可根據(jù)諧波的嚴(yán)重性及危害程度，裝設(shè)必要的LC無源濾波器、有源濾波器或二者混合使用，從諧波產(chǎn)生的源頭上減少諧波的干擾。

         并聯(lián)型有源濾波器實(shí)質(zhì)上是一個補(bǔ)償受控、快速反應(yīng)的諧波電流源，與非線性負(fù)荷并聯(lián)，自動檢測非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流。DSP產(chǎn)生的控制信號控制IGBT高速開關(guān)器件，經(jīng)過輸出電抗器，輸出與負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流大小相等、相位相反的諧波電流，起到消除諧波的作用。

3、三次諧波電流濾波器

         領(lǐng)步（北京）電能質(zhì)量設(shè)備有限公司引進(jìn)航天科工技術(shù)開發(fā)成功的精確自控型LB3NBF三次諧波電流濾波器， 不僅是當(dāng)前市場中能從源頭上徹底治理3次諧波電流的特別產(chǎn)品， 也是對三相四線制配電系統(tǒng)中相線和零線上的3次諧波電流能同時全面精確治理的專用濾波裝置， 該裝置已經(jīng)在消除3次諧波電流引發(fā)的零線電流異常增高、母排發(fā)熱振蕩、變壓器過溫異響等諧波危害方面得到了廣泛的應(yīng)用。

         LB3NBF 安裝在變壓器的次級端，串聯(lián)在零線上。LB3NBF 對于 3 次諧波電流具有很高的阻抗，能夠阻斷 3 次諧波電流從零線流回變壓器，因此稱為 3 次諧波電流零線濾波器。我們知道，相線與零線共同構(gòu)成了 3 次諧波電流的通路，如果零線阻斷了 3次諧波電流，相線上自然就沒有 3 次諧波電流了。因此，LB3NBF 能夠?qū)φ麄€供電系統(tǒng)的 3 次諧波電流進(jìn)行治理。用 LB3NBF 治理零線的 3 次諧波電流主要的好處是從全系統(tǒng)的角度治理， 配電系統(tǒng)上的任何設(shè)備都能夠受益。

         在進(jìn)行諧波治理方案設(shè)計(jì)及產(chǎn)品選型時，需根據(jù)劇院配電系統(tǒng)和負(fù)荷情況的不同，設(shè)計(jì)不同的解決方案。有源濾波器的安裝與諧波源越近，濾波效果越好，這是減小諧波電流和諧波電壓畸變的Z好辦法。但在一些非線性負(fù)荷分布分散負(fù)載的場合，可以采取變壓器總補(bǔ)償或二級配電補(bǔ)償?shù)姆桨?，根?jù)實(shí)際情況可配合使用不同方案。有源濾波器安裝位置非常靈活，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要達(dá)到理想的諧波治理效果。而三次諧波濾波器又是我公司推出的專門針對三次諧波進(jìn)行治理的濾波裝置，非常適用于劇場、商業(yè)辦公樓等項(xiàng)目的LED或舞臺燈光負(fù)載，導(dǎo)致的三次諧波危害治理。要獲取詳細(xì)的治理方案或產(chǎn)品信息，歡迎您撥打全國免費(fèi)服務(wù)熱線：400-056-5258進(jìn)行咨詢，我們期待您的來電！

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