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電能質(zhì)量
專家診治

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什么是諧波及諧波治理常用的方法

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2023-07-17分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂1

諧波：諧波是指對(duì)周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解所得到的大于基波頻率整數(shù)倍的各次分量，稱為諧波，簡(jiǎn)單來說就是：基波電流發(fā)生畸變從而產(chǎn)生基波電流整倍數(shù)的諧波，基波頻率3倍波次稱為3次諧波，基波頻率5倍波次稱為5次諧波，以此類推幾倍基波頻率就成為幾次諧波。

哪些行業(yè)存在諧波問題
鋼鐵/中頻加熱行業(yè)
  鋼鐵業(yè)中常用到的中頻爐、軋機(jī)、電弧爐等設(shè)備都會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響，使電容補(bǔ)償柜過載保護(hù)動(dòng)作頻繁、變壓器和供電線路發(fā)熱嚴(yán)重、熔斷器頻繁熔斷等，甚至引起電壓跌落、閃變。
通信行業(yè)
  為了滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運(yùn)行需要，通信配電系統(tǒng)中的UPS使用容量在大幅上升。據(jù)調(diào)查，通信低壓配電系統(tǒng)主要的諧波源設(shè)備為UPS、開關(guān)電源、變頻空調(diào)等。其產(chǎn)生的諧波含量都較高，且這些諧波源設(shè)備的位移功率因數(shù)極高。通過使用有源濾波器可以提高通信系統(tǒng)及配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)通信設(shè)備及電力設(shè)備的使用壽命，并且使配電系統(tǒng)更符合諧波環(huán)境的設(shè)計(jì)規(guī)范。
化纖行業(yè)
  為大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化質(zhì)量，以及延長(zhǎng)爐齡、節(jié)省能源，在化纖行業(yè)常用到電助熔加熱設(shè)備，借助電極把電直接送入燃料加熱的玻璃池窯中。這些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，且三相諧波的頻譜和幅值差別比較大。
半導(dǎo)體行業(yè)
  大多數(shù)半導(dǎo)體行業(yè)的3次諧波非常嚴(yán)重，主要是由于企業(yè)中使用了大量的單相整流設(shè)備。3次諧波屬于零序諧波，具備在中性線匯集的特點(diǎn)，導(dǎo)致中性線壓力過大，甚至出現(xiàn)打火現(xiàn)象，存在著極大的生產(chǎn)安全隱患。諧波還會(huì)造成斷路器跳閘，耽誤生產(chǎn)時(shí)間。3次諧波在變壓器內(nèi)形成環(huán)流，加速了變壓器的老化。嚴(yán)重的諧波污染必然對(duì)配電系統(tǒng)中的設(shè)備使用效率和壽命造成影響。
汽車制造業(yè)
  焊機(jī)是汽車制造業(yè)中不可少的設(shè)備，由于焊機(jī)具有隨機(jī)性、快速性及沖擊性的特點(diǎn)，使大量使用焊機(jī)造成嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)、自動(dòng)化程度高的機(jī)器人由于電壓不穩(wěn)而不能工作，無功補(bǔ)償系統(tǒng)無法正常使用等情況。
石化行業(yè)
  由于生產(chǎn)的需要，石化行業(yè)中存在著大量泵類負(fù)載，并且不少泵類負(fù)載都配有變頻器。變頻器的大量應(yīng)用使石化行業(yè)配電系統(tǒng)中的諧波含量大大增加。目前絕大部分變頻器整流環(huán)節(jié)都是應(yīng)用6脈沖將交流轉(zhuǎn)化為直流，因此產(chǎn)生的諧波以5次、7次、11次為主。其主要危害表現(xiàn)為對(duì)電力設(shè)備的危害及在計(jì)量方面的偏差。使用有源濾波器可以很好地解決這方面的問題。
醫(yī)院系統(tǒng)
  醫(yī)院對(duì)供電的連續(xù)性和可靠性有非常嚴(yán)格的要求，0類場(chǎng)所自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間T≤15S，1類場(chǎng)所自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間0.5S≤T≤15S， 2類場(chǎng)所自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間T≤0.5S，電壓總諧波畸變率THDu≤3%，X光機(jī)、CT機(jī)、核磁共振都是諧波含量極高的負(fù)載。

諧波的影響
  諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導(dǎo)致電機(jī)、變壓器、電容器等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電應(yīng)力增大。諧波電流能使變壓器的銅耗增加，所以電機(jī)、變壓器在嚴(yán)重的諧波負(fù)載下將產(chǎn)生局部過熱、振動(dòng)和噪聲增大、溫升增加，從而加速絕緣老化、縮短變壓器等電氣設(shè)備的使用壽命、浪費(fèi)日趨寶貴的能源、降低供電可靠性。
  由于電機(jī)、變壓器、電力電容器、電纜等負(fù)載處于經(jīng)常的變動(dòng)之中，極易與電網(wǎng)中含有的大量諧波源構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)的諧振條件，形成諧波振蕩，產(chǎn)生過電壓或過電流，危及電機(jī)、變壓器等負(fù)載及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。
  電網(wǎng)諧波將使測(cè)量?jī)x表、計(jì)量裝置產(chǎn)生誤差，達(dá)不到正確指示及計(jì)量。斷路器開斷諧波含量較高的電流時(shí)，斷路器的開斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發(fā)生短路，甚至斷路器爆炸。
  另外，由于諧波的存在，易使電網(wǎng)的各類保護(hù)及自動(dòng)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)以及在通信系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾，嚴(yán)重時(shí)將威脅通信設(shè)備及人身安全等。

諧波治理方法
抑制諧波
  主要是通過在電容補(bǔ)償回路中串聯(lián)與之相匹配的電抗器同時(shí)提高電容、開關(guān)的物理參數(shù)，從而有效濾除電網(wǎng)中的部分諧波電流，一般30%左右，另外電容合閘時(shí)不會(huì)產(chǎn)生諧波電流放大，倒送至電網(wǎng)加重污染等問題，該方法既能有效抑制諧波，又能保證補(bǔ)償設(shè)備正常工作。此種諧波治理方法是目前Z經(jīng)濟(jì)也是Z常用的有效方法，但是在諧波污染較為嚴(yán)重的情況下，此種方法不能從根源上徹底解決諧波污染狀況，這種情況下就需要安裝濾波器。
無源濾波器
  本產(chǎn)品采用智能無功控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)濾波補(bǔ)償回路的自動(dòng)控制投切。濾波補(bǔ)償回路由濾波電容器和濾波電抗器組成，對(duì)諧波形成低阻抗，讓諧波流入濾波器；同時(shí)在基波產(chǎn)生無功功率進(jìn)行補(bǔ)償；從而達(dá)到諧波治理和補(bǔ)償無功提高功率因數(shù)的雙重效果。
  該裝置是針對(duì)用戶配電系統(tǒng)實(shí)際情況而專門設(shè)計(jì)的，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)中非線性負(fù)荷的領(lǐng)域，如整流、變頻調(diào)速、中頻加熱、冶金電解、化學(xué)電解、光伏產(chǎn)業(yè)等電力電子設(shè)備的工業(yè)領(lǐng)域；電氣化鐵道、地下鐵道、無規(guī)電車等交通領(lǐng)域；廣播、郵政、通訊、對(duì)諧波干擾敏感的IT產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域；以及對(duì)電能質(zhì)量要求嚴(yán)格的會(huì)展中心、商業(yè)大廈等場(chǎng)所。

有源濾波器
有源電力濾波裝置的基本原理是從電網(wǎng)中檢測(cè)出諧波電流，經(jīng)內(nèi)部芯片快速計(jì)算、分析、比較，控制主功率單元產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波成分。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。該有源電力諧波濾波裝置, 引進(jìn)美國(guó) TMS320F2812 芯片，根據(jù)最新的瞬時(shí)無功功率理論，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP），脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM），智能化功率單元技術(shù)（IPM），觸摸屏技術(shù)（GP）等前沿科技，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)消除諧波，平衡三相負(fù)荷，是一種高技術(shù)含量，濾波效率最理想諧波治理和無功補(bǔ)償產(chǎn)品。

有源濾波器-中間

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