程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著電子設(shè)備大量的使用，非線性負(fù)荷越來(lái)越多，企業(yè)電力網(wǎng)的諧波污染問(wèn)題也越來(lái)越不容忽視，由于諧波的不良作用惡化電能質(zhì)量，增加附加損耗，降低電網(wǎng)可靠性，影響企業(yè)供用電設(shè)備的正常工作，甚至損害設(shè)備，造成電氣故障。討論了諧波的產(chǎn)生，接著分析了諧波的危害，*后研究了諧波抑制和檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：諧波；檢測(cè)；危害；治理

1 引言

隨著制藥企業(yè)的發(fā)展各種電力電子裝置在企業(yè)大量應(yīng)用，其中整流裝置所占的比例*大，逆變器、直流斬波器等所需的直流電源主要來(lái)自整流電路，常用的晶閘管相控整流電路或二極管整流電路都是嚴(yán)重的諧波源，電氣設(shè)備的單臺(tái)容量雖然很小，但數(shù)量卻極為龐大，其內(nèi)部大都含有開關(guān)電源，各類開關(guān)電源、變頻器的用量越來(lái)越多，加上熒光燈產(chǎn)生的諧波，使電源的諧波污染日益突出，諧波電壓和諧波電流引起電源波形的嚴(yán)重畸變，影響到對(duì)電力用戶的供電質(zhì)量。電力系統(tǒng)中的諧波問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。電網(wǎng)諧波使得電壓、電流的波形發(fā)生了畸變，使公司電力系統(tǒng)、用電設(shè)備出現(xiàn)許多異常現(xiàn)象和故障，產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害和影響。對(duì)其進(jìn)行有效的抑制已成為企業(yè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行工作的重要內(nèi)容之一。

2 諧波產(chǎn)生的原因

理想的干凈供電系統(tǒng)向用戶提供的是一個(gè)恒定工頻的正弦波形電壓，在只含線性元件(電阻、電感及電容)的簡(jiǎn)單電路里，流過(guò)的電流與施加的電壓成正比，流過(guò)的電流是正弦波。在實(shí)際的供電系統(tǒng)中，由于具有非線性阻抗特性的用電設(shè)備(即非線性負(fù)荷)的存在，當(dāng)流過(guò)的電流與施加的電壓不呈線性關(guān)系時(shí)，就形成非正弦電流。任何周期性波形均可分解為一個(gè)基頻正弦波加上基頻整數(shù)倍的一系列分量，該分量統(tǒng)稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1)稱為諧波次數(shù)。例如：基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。應(yīng)該注意，電力系統(tǒng)所指的諧波是穩(wěn)態(tài)的工頻整數(shù)倍數(shù)的波形，電網(wǎng)暫態(tài)變化諸如涌流、各種干擾或故障引起的過(guò)壓、欠壓均不屬諧波范疇。

3 諧波對(duì)企業(yè)電力系統(tǒng)設(shè)備的影響

電網(wǎng)諧波對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在幾方面。

（1）對(duì)變壓器和電動(dòng)機(jī)，諧波電壓使鐵芯渦流損耗增加，諧波電流使銅損增加，溫度上升，絕緣加速老化，降低了效率和利用率，縮短使用壽命。

（2）在諧波電壓作用下，電容器會(huì)產(chǎn)生額外的功率損耗，加快絕緣介質(zhì)的老化。更為嚴(yán)重的是，大量諧波電流很可能引發(fā)電容器和系統(tǒng)其他元件之間的并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，造成對(duì)某次諧波電流的放大和諧波電壓的增高。這種危險(xiǎn)的諧波過(guò)電壓和過(guò)電流，不僅會(huì)使電容器超載而損壞，也會(huì)使與電容器聯(lián)接的配電回路中所有線路、設(shè)備因電壓閃變超壓過(guò)負(fù)荷而損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，70％以上的諧波故障發(fā)生在電容器裝置上。

（3）對(duì)電力電纜和配電線路，諧波電流頻率增高引起明顯的集膚效應(yīng)，導(dǎo)線電阻增大，線損加大，發(fā)熱增加，絕緣過(guò)早老化，容易發(fā)生接地短路故障，形成潛在的火災(zāi)隱患。同時(shí)，3次諧波使三相平衡負(fù)荷的N線電流顯著增加。

（4）配電回路的諧波電流含量高會(huì)使斷路器遮斷能力降低。這是因?yàn)榛冸娏鬟^(guò)零點(diǎn)時(shí)，電弧電流隨時(shí)間的變化率要比工頻正弦電流大，電弧電壓的恢復(fù)要迅速得多，使電弧容易重燃。事實(shí)表明，空氣電磁斷路器不能遮斷其分?jǐn)嗄芰Ψ秶鷥?nèi)波形畸變率超過(guò)50％的故障電流，還會(huì)導(dǎo)致斷路器損壞。

（5）諧波對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)、計(jì)量?jī)x表信號(hào)產(chǎn)生干擾和損害。

4某司供電系統(tǒng)分析

某司用電系統(tǒng)中分6kVⅠ段、6kVⅡ段，在每段母線下主要負(fù)載為異步電機(jī)和動(dòng)力變壓器，也有同步電機(jī)，據(jù)了解同步電機(jī)與異步電機(jī)不同時(shí)使用，同步電機(jī)主要是備用（異步電機(jī)不用時(shí)），電機(jī)的參數(shù)、數(shù)量及所帶負(fù)載見系統(tǒng)圖所示：

5某司諧波實(shí)際測(cè)試

測(cè)試工具為FULKE43B型電能質(zhì)量分析儀。

測(cè)試對(duì)象為6KVI母線側(cè)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

測(cè)試對(duì)象為6KVII母線側(cè)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

表1、表2中的數(shù)據(jù)表明，諧波電流超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3倍以上。

7安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型

8.1產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時(shí)間短，全數(shù)字控制算法，運(yùn)行穩(wěn)定；

（2）一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無(wú)功，可對(duì)2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或指定特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

（3）具有完善的橋臂過(guò)流保護(hù)、直流過(guò)壓保護(hù)、裝置過(guò)溫保護(hù)功能；

（4）模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

（5）采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

（6）輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響；

（7）多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)；

8.2型號(hào)說(shuō)明

8.3尺寸說(shuō)明

8.4產(chǎn)品實(shí)物展示

ANAPF有源濾波器

9安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型

9.1產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動(dòng)尋找*佳投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)零投切，具有過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)諧保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能。

9.2型號(hào)說(shuō)明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

9.3產(chǎn)品實(shí)物展示

智能電容模塊AZC智能電容模塊

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

智能電容

安科瑞無(wú)功補(bǔ)償裝置智能電容方案

參考文獻(xiàn)：

[1]翁朝晨.諧波在制藥企業(yè)電網(wǎng)中檢測(cè)與治理[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì),2011,32(02):58-60.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版

審核編輯 黃宇