諧波抑制設計技術

1、1,供配電系統(tǒng)諧波抑制設計技術,2,諧波問題不是新問題， 但又是新問題。,3,我國早在1984年就發(fā)布了《電子系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定》；隨后又于1993年頒布了《電能質量公用電網(wǎng)諧波》標準；進入21世紀的2003年又頒布了《公用低壓供電系統(tǒng)低頻傳導騷擾及信號傳輸兼容水平》和《工廠低頻傳導騷擾的兼容水平》兩個文件。與此同時，2003年和2004年又先后發(fā)布了單臺設備＜16A和＞16A的諧波電流發(fā)射限值的規(guī)定。上述簡況已

2、能說明，諧波問題已不是什么新問題了，早已有章可循了。,,——諧波問題不是新問題，是因為：,4,——諧波問題又是新問題，是因為：,諧波是當代科技進步的“產(chǎn)物”，隨著科學技術的發(fā)展，非線性負荷用電設備的類型、數(shù)量和用電量的變化和更新?lián)Q代是個不確定因素，這就需要去解決情況不斷發(fā)生變化的新問題。非線性負荷用電量的年增長率遠高于發(fā)電量年增長率，這是電網(wǎng)的諧波迅速惡化的根源，非線性負荷用電量的來勢兇猛，這必然帶來尚不能被認識的新問題。諧波源是電

3、網(wǎng)諧波問題的根源。當前，重要的諧波源（非線性負荷用電設備）依次是電力整流器、逆變器、變頻裝置等換流裝置占諧波源總數(shù)的66％；家用電器占諧波源總數(shù)的23％以及電弧爐等。這里可以看出換流裝置和家用電器兩大部分完全占據(jù)了核心位置。因此，在高新技術電力電子應用領域中，分析掌握新生的諧波源的特性及其運行狀態(tài)，使得節(jié)能減排與諧波治理達到完美結合，這也是迫切需要深入研究的新問題。,5,—— 所以，研討供配電系統(tǒng)中的諧波問題, 就是一件很有意

4、義的課題了。,6,一、諧波限值（允許值）,—— 電力電子裝置在運行中必然產(chǎn)生各次諧波。根據(jù)現(xiàn)有的技術水平要求其在運行中不產(chǎn)生諧波是不現(xiàn)實的也是不可能的。—— 既然諧波的存在是不可避免的，而諧波又是一種電磁騷擾，為使諧波騷擾造成的危害很少，能在工程中可以接受的水平，就必須將諧波限制在一定范圍 —— 諧波限值或諧波允許值。,7,1. 國內諧波限值規(guī)定,（1）公用電網(wǎng)諧波限值,8,① 電網(wǎng)諧波電壓限值電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值（GB/T

5、14549-93）,,,,諧波電壓含量,,,9,② 注入公共連接點的諧波電流允許值,注入公共連接點的諧波電流允許值（GB/T14549-93）,注：SK1時允許值：In=Inp（SK1/ SK2） SK1—公共連接點的最小短路容量（MVA）。,,,10,（2）非公用和工廠的中壓、低壓 供電系統(tǒng)的長時諧波電壓兼容水平和電壓總諧波畸變率的允許值。,11,非公用和工廠的中壓、低壓供電系統(tǒng)的長時諧波電壓兼容水平

6、（IEC61000-2-4：2002）（GB/T18039.4-2003 idt IEC-1994）,12,電壓總諧波畸變率（THDu）允許值,建筑物的電磁環(huán)境分類——可分為三類。—— 大型醫(yī)療中心、航空港、金融中心、電信樞紐、防災中心以及冶金、化 工、造紙等重點諧波監(jiān)控治理行業(yè)中的計算機、自動控制和保護設備，其公共連接點的諧波電壓的兼容水平宜符合Ⅰ類要求?！?特級、一級辦公建筑、特級劇場、大型商場及一般工業(yè)環(huán)境的公共連接點和系

7、統(tǒng)或裝置內部連接點（IPC）的諧波電壓兼容水平宜符合Ⅱ類要求。—— 一般辦公建筑、公共建筑以及一般工業(yè)建筑環(huán)境中，連接有下列設備時，其系統(tǒng)或裝置內部連接點的諧波電壓兼容水平 宜符合Ⅲ類要求。 ● 大部分負荷經(jīng)換流器供電； ● 有焊接設備； ● 頻繁啟動的大型電動機； ● 快速變化的負荷。,13,（3）低壓電氣設備諧波電流限值 ① 單臺設備每相輸出的電流≤1

8、6A時各類低壓電氣設備的諧波電流發(fā)射限值,,,,注：λ－－電路功率因數(shù)，n－－諧波次數(shù),14,② 單臺設備每相輸入電流＞16A，≤75A時 平衡三相設備諧波電流發(fā)射限值 （IEC61000-3-12：2004）（GB/Z17625.6-2003. idt IEC-1998）,注：① 12次及12次以下的偶次諧波的相對值不應 >

9、 12次以上的偶次諧波如同奇次諧波，計入THD和PWHD中考慮。 ② 不同于表中的Rsce值相對應的各諧波電流限值允許用線性插入法求出。 ③ In——第n次諧波電流，I1——基波電流，PWHD—部分加權諧波畸變率。 ④ 一臺設備或一套用戶裝置的短路比，計算公式（Sce—短路容量； Sequ—設備的額定視在功率）

10、單相設備：Rsce＝Sce/3Sequ； 三相設備：Rsce＝Sce/Sequ；,15,不平衡三相設備諧波電流發(fā)射限值,注：① 12次及12次以下的偶次諧波的相對值不應＞ 。 12次以上的偶次諧波如同奇次諧波，計入THD和PWHD中考慮。 ② 不同于表中的Rsce值相對應的各諧波電流限值允許用線性插入法求出。 ③ In——第n次諧波

11、電流， I1——基波電流。,16,③ 單臺設備每相輸入電流＞75A時 ＞75A的平衡三相設備諧波電流發(fā)射限值（IEC61000-3-12：2004）（GB/Z17625.6-2003, idt IEC-1998）,注：① 12次及12次以下的偶次諧波的相對值不應 > 12次以上的偶次諧波如同奇次諧波，計入THD和PWHD中考慮。 ② 不同于表中的Rsce值相對應的各諧

12、波電流限值允許用線性插入法求出。 ③ In—第n次諧波電流，II—基波電流，PWHD —部分加權諧波畸變率。,17,2.國際電工委員會（IEC）和國外諧波限值水平,18,（1）IEC61000－2－2：2002《環(huán)境－公用低壓供電系統(tǒng)低頻傳導騷擾及信號傳 輸?shù)募嫒菟健饭玫蛪弘娋W(wǎng)的諧波電壓兼容水平,19,（2）美國IEEE std-519:1992 諧波限值水平,20,

13、（3）國外諧波限值水平范圍可歸納為： 低壓（≤1kV）:一般為5%，個別為4%，7%（國內為5％）。 中壓（24～77 kV）：一般為2%～5%，個別為6%（國內為3％～4％）?！?目前，在世界范圍內最具影響的電磁兼容（EMC）標準有兩類： ① 國際電工委員會（IEC）和歐洲標準——在歐洲、亞洲、澳洲和非 洲有較大影響力。 ② 美國電氣與電子工程師學會（IEEE）和美國標準化協(xié)會（ANSI）

14、 標準在美國有很大影響力。我國有關EMC標準主要依據(jù)的是IEC61000系列標準。,21,二．諧波評估,—— 諧波的出現(xiàn)將造成電流或電壓波形的畸變,從而會降低電能質量，并且與供配電系統(tǒng)連接的非線性負荷引起諧波電流，通過系統(tǒng)阻抗，諧波電流產(chǎn)生諧波電壓，又反向注入電源側,進而引起供電電壓畸變。 北京電力部門已于2004年在《電能質量—公用電網(wǎng)諧波工作管理辦法》中要求對諧波騷擾的危害進行全面評估，并應由有資質的單位

15、完成。,22,1.諧波頻譜特征,23,（1）諧波實測數(shù)據(jù)（舉例） ① 低壓側主進線回路諧波電流畸變率實測數(shù)據(jù)。寫字樓的配電系統(tǒng)中，主要是3次、5次和7次諧波。 電流畸變率值,,24,②整流設備不同的工作狀態(tài)，不同的負荷率情況下的諧波實測數(shù)據(jù)。測試結果表明，在不同的負荷率情況下，整流設備的諧波電流畸變率也不同，負荷率越高，THDI越低，同時整流設備的頻譜特性很寬。 電流畸變率值,25,③三相UPS設備在不同的負荷率情況下

16、的諧波實測數(shù)據(jù)。負荷 率越高，THUI越低。同時UPS設備主要是5次、7次諧波。 UPS設備諧波實測數(shù)據(jù),26,④ 變頻器產(chǎn)生的諧波主要為5次、7次、11次和13次諧波電流畸變率在30％～35％左右。 單臺進口變頻器諧波實測數(shù)據(jù),27,⑤ 單相整流設備產(chǎn)生的諧波主要為3次、7次和9次。 單臺整流設備諧波實測

17、數(shù)據(jù),⑥ 彩色電視機的型號不同，雖然皆為29〞規(guī)格，諧波電流值并不同。 幾種型號彩色電視機諧波電流值實測數(shù)據(jù),28,⑦ 高壓鈉燈的功率不同，諧波電流也有所差異。高壓鈉燈的諧波電流實測數(shù)據(jù),⑧ 高壓鈉燈有無并聯(lián)電容器，諧波電流含有率也不相同。 有無并聯(lián)電容器的鈉燈的諧波電流含有率（In/I1）,29,⑨ 高壓鈉燈產(chǎn)生的諧波主要為3次、5次和7次，諧波電流畸變率為15％左右。

18、 照明用高壓鈉燈實測數(shù)據(jù)（選用22×8盞）,30,⑩ 某政府辦公樓照明回路電源總進線處實測數(shù)據(jù),31,,測試時間：2007年11月20日下午 測試點位置：某建院辦公樓變壓器進線柜測試工具：FLUKE435型電能質量分析儀分析軟件：Fluke View 3.20版測試安裝接線：三相四線制接線示意圖見右圖：,問題：1、院諧波污染嚴重嗎？2、諧波污染以多少次為主？3、需要什么樣的解決方案？

19、,11 某設計樓諧波實測數(shù)據(jù),32,某建院辦公樓諧波數(shù)據(jù)分析,基本電氣量數(shù)據(jù),有功功率,電流,電壓,視在功率,無功功率,功率因數(shù),,,33,C相電流電壓波形,某建院辦公樓諧波數(shù)據(jù)分析,,,電壓波形,電流波形,34,C相電流諧波分析,某建院辦公樓諧波數(shù)據(jù)分析,,35,中性線電流波形,某建院辦公樓諧波數(shù)據(jù)分析,36,中性線電流諧波分析,某建院辦公樓諧波數(shù)據(jù)分析,,37,（2）諧波的頻譜特征,通過對電力系統(tǒng)和用電設備的諧波的實際測量，雖然尚

20、待完善，但仍看可出：—— 諧波畸變率值與負荷率高低有關。負荷率高，諧波畸變率值越小?！?諧波畸變率值與用電設備功率有關。同類設備的功率不同，諧波畸變率值也不同?！?諧波畸變率值與用電設備型號規(guī)格有關。同類用電設備的型號不同，諧波畸變率也不同，即使規(guī)格相同的同類設備，諧波畸變率也有差異?！?諧波畸變率值與非線性負荷和非線性設備的特性有關。不同類型的諧波源，諧波畸變率值也不相同。其主要諧波頻譜特征也有差異。,38,一些設施或設

21、備的主要諧波特征,39,諧波的實測數(shù)據(jù)也證明了諧波抑制的復雜性。原有的諧波污染經(jīng)過治理，使得電磁環(huán)境得到改善，達到了諧波限值（允許值）的規(guī)定要求。但是由于科學技術的發(fā)展，需要對用電設備進行改造更新，或是系統(tǒng)運行方式、設備電功率、技術參數(shù)、實際運行設備臺數(shù)等的調整，可能出現(xiàn)諧波頻譜發(fā)生變化，因此，對重點諧波監(jiān)控治理單位，實時監(jiān)測供電系統(tǒng)的諧波電壓、電流以及單次諧波含有率等諧波畸變率參數(shù)并進行全面分析評估，以便有針對性地進行諧波治理，就顯得

22、非常必要了。,40,2.評估方法,（1）評估的目的 將電網(wǎng)中的諧波電壓限制在對所有設備不致造成有害影響 的水平，以保持供電系統(tǒng)的正常運行。（2）諧波限制目標值 ◆ 供電系統(tǒng)一般采用各次諧波電壓含有率≤3%，電壓總諧波畸變率≤5%的允許值作為評估目標值。 ◆ 這主要是基于對交流電動機、電力電容器等在諧波作用下，等效發(fā)熱和絕緣老化的研究，并考慮電子計算機等對電源波形的要求而確定的。（3）評估的簡化方

23、法,41,① 北京地區(qū)規(guī)定—— 符合下列條件之一時，可不經(jīng)諧波核算，允許直接接入中壓電網(wǎng)。 ● Pn＜0.1MVA ● Pn/Si＜15% 式中： Pn —— 諧波源的額定容量之和（MVA）； Si —— 第i個用電單位的協(xié)議用電量（MVA）?！?當用電單位的諧波源僅為整流設備并符合下列規(guī)定時

24、，可直接接入電 網(wǎng)。 ◆ 6/10kV中壓用電單位，三相整流器容量不超過下表規(guī)定時； 6/10kV電壓等級允許整流器容量,42,0.22/0.38kV電壓等級整流器的諧波電流限值,◆ 0.22/0.38kV低壓用電單位，單相整流器容量不大于3.5kVA， 三相整流器容量不大于10.5kVA，且不超過下表規(guī)定的諧波電流限值時；,,—— 濾波器的裝設判定◆ 產(chǎn)生諧波的

25、設備功率之和占全部設備總功率的比率超過15%時?！?全部設備實際低負荷運行時，產(chǎn)生諧波的運行設備功率之和與全部運行設備總功率的比率超 過15%時。◆ 單次諧波電壓超過2%或總諧波電壓超過3%時。 濾波補償用電力電容器和電抗器，應具有能承受系統(tǒng)出現(xiàn)的最大過電流和過電壓能力。投切裝置應采 用專用接觸器或加大投切接觸器容量等措施。 ◆ 當非線性負荷容量占配電變壓器容量的比例較大（如超過50%）設備的自然功率因數(shù)較高 時，宜在

26、變壓器低壓配電母線側集中裝設有源電力濾波器。,43,② IEC文件中建議對中壓系統(tǒng)畸變負荷的諧波發(fā)射限值分三級處理，第一級是以用電單位協(xié)議容量（Si）與公共連接點的短路容量（Ssc）之比來判斷。符合下列條件時允許直接接入中壓電網(wǎng)。 Si / Ssc≤ 0.1% ③ 法國標準中的規(guī)定 在中壓電網(wǎng)中可直接接入的諧波源負荷容量（P）為： P≤ 0.5 MVA P≤ 1% SSC,44,（4）配置電能質量監(jiān)測與控制系統(tǒng)

27、 諧波問題的復雜性、多變性，使得在工程設計階段不可能進行實際諧波測量，而難于取得供配電系統(tǒng)的實際諧波含量。而取得諧波畸變率等參數(shù)對保證系統(tǒng)正常運行又是非常需要的。 ① 重點諧波監(jiān)控治理行業(yè)（諧波污染大戶）在供配電系統(tǒng)設計中宜裝設有可監(jiān)測包含諧波畸變率的電力參數(shù)監(jiān)控器?！?含有運算諧波數(shù)據(jù)、功能檢測、功率因數(shù)、峰值系數(shù)、 畸變功率、電壓和電流諧波畸變率、單次諧波畸變率、 諧間波，并可實時提供電

28、流和電壓的頻譜分析?！?具有校正、統(tǒng)計檢測、顯示、通信等功能。,45,,注：1）監(jiān)測回路配置的電力參數(shù)監(jiān)控儀功能： 2）電容器回路配置可通訊的功率因數(shù)控制器功能⊙ 遙測 ⊙ 遙測● 電流、電壓、功率、電能、功率因數(shù)、頻率、最大/最小等 ● 電流、電壓、功率、功率因數(shù)、諧波● 諧波畸變率：

29、THDU和THDI ● 柜內溫度⊙ 遙信 ⊙ 遙信● 斷路器分合狀態(tài)、故障狀態(tài)等 ● 投切步數(shù)、報警● 各種越限報警 3）一般回路配置多

30、回路監(jiān)控單元⊙ 遙控 4）遠程通訊功能和聯(lián)網(wǎng)● 遠程合分斷路器,46,② 為后續(xù)諧波治理提供條件在供配電系統(tǒng)運行后，可通過采集到的諧波畸變率等監(jiān)測數(shù)據(jù)提請專業(yè)人員進行分析評估，從而可有針對性的策劃諧波治理方案。 ——諧波檢測結果的感性評估。,47,三、諧波抑制技術,48,—— 建筑物供配電系統(tǒng)設計應該有效控制諧波源注入電網(wǎng)公共連接點

31、 的諧波含量，降低對供配電系統(tǒng)的諧波危害?！?電力電子設備裝置的開關特性——強非線性，使其在運行時產(chǎn)生 大量的諧波騷擾 ◆ 變壓器、電動機等的損耗增加； ◆ 斷路器誤動作； ◆ 繼電保護和自動裝置不能正常工作； ◆ 中性導體過熱； ◆ 載流導體的集膚效應加重； ◆ 功率因數(shù)降低和電力電容器損壞； ◆ 對通信系統(tǒng)干擾。,49,—— 供配電系統(tǒng)的諧

32、波抑制措施的選擇應該根據(jù)達標水平、措施效 果、經(jīng)濟性和技術成熟程度等因素，綜合比較后確定。并掌握下 列原則 ◆ 諧波源的諧波電流發(fā)射量限制與系統(tǒng)諧波治理相結合； ◆ 諧波抑制與無功補償相結合； ◆ 有源濾波與無源濾波相結合； ◆ 濾波裝置集中裝設與分散裝設相結合。—— 采取下列措施，有針對性的確定合理、有效、經(jīng)濟的諧波抑制設 計方案。 ◆ 電氣系統(tǒng)的改進；

33、◆ 在供配電系統(tǒng)中采用特殊的電氣裝置或設備； ◆ 濾波； ◆ 布線系統(tǒng)中屏蔽隔離技術的采用； ◆ 選擇合適的系統(tǒng)接地型式。,50,（1）合理的選擇供配電系統(tǒng)配置，優(yōu)化供配電系統(tǒng)運行方式。 ① 將非線性負荷連接在靠近電源端（短路容量的降低，會造成諧波干擾的增加）。,將非線性負荷應盡可能放在靠近上端的位置（推薦方案）舉例,1.電氣系統(tǒng)的改進,51,② 將非線性負荷與敏感負荷分開，并由不同母線供電（盡可能減少互相干擾）。

34、,將非線性負荷歸成組并盡可能放在靠近上端的位置（推薦方案）舉例,52,③ 建立隔離電源，采用隔離變壓器是常用的抑制諧波騷擾的措施。 —— 可隔離來自電源的3n次諧波?！?可將負荷與外部電源分隔，并可阻擋外部電源的瞬變電壓傳導通路。,通過隔離變壓器為非線性負荷供電舉例,53,,隔離電源的應用—UPS電源,54,④ 配裝電抗器?！?給變速傳動裝置供電時，安裝線路電抗器使電流變得平穩(wěn)，通過增加供電線路阻抗，諧波電流得到抑制。

35、,55,（2）采用專用配電變壓器供電方式或采用專線供電。 ◆ 有利于系統(tǒng)電能質量； ◆ 便于集中對諧波進行治理； ◆ 有利于減少對其它敏感設備的諧波騷擾。如：—— 大容量的空調制冷（暖）系統(tǒng)宜采用專用配電變壓器供電?！?電梯、UPS裝置、廣播、擴聲系統(tǒng)等宜由專線供電。,56,（3）將不對稱負荷（單相、兩相負載）合理分配到各相或分散接到不 同的供電點上。 ① 負荷不平衡，將引起線損及線路電壓損

36、失增大。 ② 負荷較大的－相線圈過熱，磁路不平衡，會造成附加損耗。（4）當技術經(jīng)濟合理時，可將諧波源由增大的配電變壓器供電。 ① 諧波畸變率超標而又未采取治理措施前，對變壓器應采取降容使用。 當供電負荷中50％為非線性負荷時，變壓器容量應降低約45％運行。 ② 降容是對諧波造成的電氣設備的損耗增加并引起設備過載所需采取 的應對措施（電源電壓畸變率超過10％時，變壓器損耗約增加10％～ 15％，壽命減少約

37、5％）。,57,③ 變壓器的降容率除采用降容率曲線計算外，還可使用 降容系數(shù)計算法確定：,式中： K——降容系數(shù)； n——諧波次數(shù)； In——n次諧波電流； I1——基波電流； HRn——n次諧波電流含有率。,58,59,,,變壓器的降容率,（5）諧波敏感的用電設備不宜布置在諧波源的近旁。,60,2.采用特殊的電氣裝置或設備,（1）一般應選用D,yn11型接線組別的三相電力變壓器，如SCB系

38、列電力 變壓器。在條件允許時采用有利于抑制諧波作用的K系數(shù)三相電力變壓器?！?D,yn11接線組別的變壓器，雖有利于抑制諧波，但從降低諧波危害而言并不是理想的選擇。在D接線的繞組內雖為3n次諧波提供了通路，但仍以環(huán) 流存在，使銅損耗增大從而使變壓器溫升增加。 ◆ K系數(shù)變壓器特點—— 中性線按200％相線定額；—— 采用異型繞組導體截面以降低諧波引起的附加損耗?！?特殊設計的鐵芯，以降低鐵損。◆ K系數(shù)法是考慮了頻率

39、因數(shù)，它是用于計算干式變壓器的非線性負荷造成諧波影響的最精確和可行的方法。 （2）采用“單位功率因數(shù)變流器”——功率因數(shù)為1的變流設備。 （3）優(yōu)先選用符合諧波電流發(fā)射允許值的設備。,61,(4)整流設備的脈動數(shù)的選擇原則,◆ 功率在250kVA以下的小功率整流裝置，采用0.22/0.38kV供電時，宜采用6脈動整流，容量特別小的裝置可采用單相整流?！?功率大于250kVA、0.22/0.38kV供電的整流裝置，宜采用12脈

40、動整流?！?功率在1500kVA以下中等容量的整流裝置，采用10kV供電時，宜采用12脈動整流。◆ 功率在1500kVA以上，采用10kV供電的整流裝置，宜采用24脈動整流。,62,3.濾波,諧波濾波是諧波治理的有效裝置。（1）諧波濾波類型選擇 ① 交流濾波器主要有有源濾波器、無源濾波器和混合濾波器?！?有源濾波器——是電力電子是自動控制技術和高速計算機等最新技術的綜合。通過逆變器產(chǎn)生一個與系統(tǒng)中各次諧波大小相等，相位相反

41、的諧波電流注入電網(wǎng)中，以達消諧目的。有源濾波器用于諧波電流較大，諧波源的諧波頻普較寬（如：大功率整流設備），諧波源的自然功率因數(shù)較高（如：變頻調速、核磁共振機等）時諧波治理較為合適?！?無源濾波器——是利用電容、電抗、電阻元件構成諧波電流的濾波器。在諧波頻率下，為一低阻抗回路以吸收諧波，在基波頻率下，提供無功電流以改善功率因數(shù)。無源濾波器用于諧波電流和無功負荷比較穩(wěn)定，自然功率因數(shù)又較低，頻譜特征明顯，諧波較集中于連續(xù)的三種或以下（

42、如：3、5、7次）的系統(tǒng)中的諧波治理較為合適。◆ 混合型濾波器——結合了無源濾波器和有源濾波器的優(yōu)點?；旌闲蜑V波器 通常是將系統(tǒng)中諧波電流大的恒定部分由無源濾波器過濾，而其小諧波電流及波動部分由有源濾波器處理，以節(jié)約總體造價。,63,② 有源濾波器與無源濾波器比較,有源濾波器與無源濾波器相比，有源濾波器具有高度可控性和快速響應性，不僅能補償各次諧波，還可抑制電壓閃變，補償無功電流，性價比較為合理。,64,③ 濾波器的技術指標—— 有

43、源濾波器 ◆ 諧波頻譜濾除次數(shù)（不應少于50次諧波）； ◆ 功率因數(shù)校正（最高可達到1.0）； ◆ 對負荷變化的瞬間響應，全響應時間（不大于10ms）； ◆ 不會發(fā)生過載危險； ◆ 有擴展能力（可并聯(lián)工作）?！?無源濾波器 ◆ 過載能力強； ◆ 承載容量大。,65,④ 治理方式 ● 集中治理——保護變壓器的所有非線性設備； 當非線性負荷容量與配電變壓

44、器容量的比例超過50％，分布區(qū)域較廣且自然功率因數(shù)較高時，宜在變壓器低壓側配電母線上集中裝設。 ● 分散治理——保護區(qū)域內少量的非線性設備； 僅在一個區(qū)域內有較分散且容量較小的非線性負荷時，宜在分配電箱母線上裝設。 ● 就地治理——保護局部區(qū)域內的幾臺重要的非線性設備。 僅有幾臺大容量的非線性設備，宜在每臺諧波源處就地配裝。,66,67,典型寫字樓的配電系統(tǒng)中，非線性負荷分布較廣且負荷容量不是很大

45、，但又很分散，對諧波源的就地補償很難實現(xiàn)，因此，適宜采用集中治理或分散治理方式。,68,設計圖例-總補償,,69,有源濾波器安裝位置比較有源濾波器安裝位置比較表,70,——有源濾波器抑制諧波的實測效果（舉例）有源電力濾波器運行前輸出側的電氣考數(shù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,表中：PF—功率因數(shù)；THDI—電流總諧波畸變率。,71,有源電力濾波器在運行后輸入側的電氣參數(shù),72,（2）電抗器電容器組濾波

46、◆諧振頻率隨電容器組的投入和切出而改變，一旦出現(xiàn)與諧振頻率一致，就不可避免的產(chǎn)生諧振。 ◆電容器在配電系統(tǒng)中，若系統(tǒng)存在諧波電流可能導致振蕩并引起電壓的畸變，有時諧波分量會被加倍而過載。◆在電容器回路上串聯(lián)抑制諧波電抗器，增加對高次諧波的阻抗，可避免諧振并可保護電容器。,73,① 濾波電抗器的電抗率選擇 抑制諧波騷擾和避免串聯(lián)諧振的主要措施是，串聯(lián)一個電抗器，而濾波電抗器的電抗率參數(shù)又直接關系著濾波效果?！?電抗器的不同

47、電抗率與諧波次數(shù)和諧振頻率的關系 計算方法：,,從表中可看出：欲使3次諧波電流不產(chǎn)生放大，必須使電抗器的電抗率Rr≥12%。,74,◆目前市場上供應的濾波電抗器的電抗率。,電抗率為5.5%的濾波器可吸收約50%～60%的5次諧波； Rr為7%時，僅可吸收約15%～20%的5次諧波。,75,②濾波電抗器的選擇原則◆ 調諧濾波器，以5次諧波為例，250Hz－225Hz（不得大于10%）； ◆ 非調諧濾波器，以5次諧波為例，＜225

48、Hz （不得小于10%）； 串聯(lián)電抗器的調諧頻率應小于最低主諧波頻率，越接近濾除主諧波頻率效果越好； 針對5次諧波電抗率接近4％又＞4％是不易的； 調諧與非調諧濾波器兩者都有濾波功能，也都有無功補償能力。只是調諧濾波器的濾波能力和無功補償能力要強一些。,76,③ 電抗率參數(shù)的選擇規(guī)定◆ 北京地區(qū)規(guī)定 諧波為3次以上時：Rr為12.5%～15%；推薦：Rr為12.5%～13.7%；諧波為5次以上時：Rr為4.5%～7%；推薦

49、：Rr為5%～5.5%；◆《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范》GB50227－95規(guī)定： 諧波為3次時：Rr為12.5%；諧波為5次以上時：Rr為4.5%～6%； ◆ IEC建議 調諧濾波器的電抗率：Rr（%）為4%～5%（5次諧波）。非調諧濾波器的電擾率：,,77,④ 電容器額定電壓UCN的選擇◆ 電容器串聯(lián)電抗器后，電容器端電壓會上升；◆ 計及電容器運行中應能承受的長期工頻過電壓為標稱電壓的1.1倍。電容 器的端電壓：

50、 計算結果見表。電容器的端電壓計算表,,◆ 電抗器的電抗率Rr為4％～7％時，電容器額定電壓選擇值UCN為480V； Rr為12％～15％時，UCN為525V。,78,⑤電容器的降容,如何計算實際補償容量？,調諧無功功率補償系統(tǒng)主要器件選型13.7%電抗器，調諧頻率135Hz，針對3次及以上諧波480V電容器，計算容量時需考慮降容,79,（3）諧波濾波方案選擇 ◆ 變壓器額定容

51、量Sn≤2000kVA時，濾波方案的確定。,80,四、結束語,1. 諧波抑制和治理，是“治少”，不是“治無”。◆ 諧波抑制和治理，在于消弱諧波源騷擾能量，因此規(guī)定有諧波允許值?！?諧波評估的簡化方法就是建立在限制非線性負荷占有比例的基礎上提出的。 2. 諧波不是不可知的，是可以實時監(jiān)測的?！?對系統(tǒng)的THDU、THDI；單次諧波幅值；諧間波波形捕捉等?！?諧波的存在不僅影響供配電系統(tǒng)的電能質量，也關系到電能的有效利用——節(jié)

52、能。 3. 供電系統(tǒng)及其連接設備的諧波是可以測量的。 ◆ 測量的目的在于取得其真實有效數(shù)據(jù)，并作為諧波治理和設備選擇的重要依據(jù)。 ◆ 不僅可測量諧波畸變率，諧波頻譜特征等數(shù)據(jù)，還可測量用電設備的諧波發(fā)射量。 4. 諧波的存在是有危害的，但不是不能抑制和治理的。 ◆ 避免使用不符合諧波電流發(fā)射限值的設備,或采用自帶消諧機制的設備. ◆ 采取有利于抑制諧波的綜合治理措施綜合治理措施,合理的選擇諧波濾波方案和有關技術參數(shù),是可以獲