浅析谐波危害与三相电压平衡治理

1、浅析谐波危害与三相电压平衡治理摘要：谐波的出现，对于电力系统运行是一种“污染”，它们降低了系统电压、 电流正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身运行， 而且还危及用户和周 围的通信系统。本文通过分析谐波的危害，并提出采用有源电力滤波器进行谐波 治理的方案。关键词：污染；谐波危害；有源电力滤波器；治理0引言近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加，特别是高压直流输电的运用，使得谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍 的关注和重视。减小谐波影响的技术措施可以从两方面入手： 一是从谐波源出发， 减少谐波的产生；二是安装滤波装置。常见的滤波器包括无源滤波器和有源滤波 器。

2、然而，无源滤波器的滤波效果依赖于系统阻抗特性，并容易受温度漂移、网 络上谐波污染程度、滤波电容老化及非线性负荷的影响，且仅能对特定的谐波进 行有效地衰减，而出于经济和占地面积方面的考虑， 滤波器个数均是有限的，所 以对谐波含量丰富的场合，无源滤波器的滤波效果往往不够理想。 有源电力滤波 器采用开关变换器消除谐波电流，克服了无源滤波器的缺点。有源电力滤波器有 着无源滤波器无可比拟的技术优势，因此越来越受到人们的关注。1谐波的产生与危害由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、 工业、交通 及家庭中的应用日益广泛，尤其是非线性电力设备如有 UPS、开关电源、整流 器、变频器、逆变器等

3、。由于正弦电压加压于非线性负载，使得 基波电流发生畸 变产生谐波。主要谐波产生源见表 1-1表1-1谐波产生源名称所属行业变频装置商业、市政、民用、公用事业、工矿企业等UPS、开关电源、逆变电源公用事业、商业、电子、通讯等地铁、轻轨、充电站（桩）父通单（多）晶硅生产设备、中频炉制造业电弧炉、交流弧焊机、感应加热装置机械、能源、化工谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗， 降低了发电、输电及用电设备的 效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热， 甚至引起火灾。谐波会影响电气设 备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等，使变压器局部严重过热，使电容 器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。谐

4、波会导致继电保护， 特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失； 谐波还会使电气测量仪表计量不准确， 产生计量误差，给用电管理部门或电力用 户带来经济损失。临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干 扰，轻则产生噪声，降低通信质量，计算机无法正常工作；重则导致信息丢失， 使工控系统崩溃。据美国官方统计：近20年来，全球范围内因电能质量引起的重大电力事故已达20多起，每年因电能质量扰动和电气环境污染引起的经济损失咼达300亿 美元！ 2000年4月10日，晋东南电网因运行方式的需要，220kV霍长线停电 检修，220kV长治变由漳泽电厂通过220kV漳长I回单

5、独供电，向地区网输送 140MW，系统运行正常；20时18分，太焦电铁三座牵引站产生的谐波和负序 电流经110kV系统注入220kV系统，引起该线路送漳泽电厂出线 211开关的 JGX 11A型晶体管相差高频保护误动作，造成晋东南电网瓦解和大面积停电事 故，巴公电厂周波降为45.7Hz，与电网解列44分钟，晋东南11个变电站停电， 电气铁道停电20多分钟，电网和用户均受到较大的损失。谐波所产生的危害如此之严重，世界各国都对谐波问题予以充分关注。 国际 上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制 电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。国标GB/T 14549-199

6、3电能质量公用电网谐波规定的公用电网谐波电压（相电压）限值见表 1-2 :表1-2 公用电网谐波电压（相电压）限值电网标称电压（kV）电压总谐波畸变率（%）各次谐波电压含有率（%）奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.82有源电力滤波器有源电力滤波器(APF: Active Power Filter )是一种用于动态抑制谐波、 补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补 偿。之所以称为有源，是相对于无源 LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小 的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无

7、功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现 了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。安科瑞电气股份有限公司开发的 ANAPF系列有源电力滤波器，以并联方式 接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM 变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系 统，从而实现谐波治理和无功补偿，原理如图2-1所示：安科瑞ANAPF有源电力滤波器的技术参数和报价方案分别见表2-1和表2-2。表2-1 ANAPF有源电力滤波器技术参数接线方式三相三线或三相四线接入电压3 X380V 10%接入频率50Hz 2%全

8、响应时间v 40ms开关频率10kHz功能设置只补偿谐波、只补偿无功、既补偿谐波又补偿无功谐波补偿次数2-21 次保护类型直流过压、IGBT过流、装置过温冷却方式强制风冷噪音v 65dB工作环境温度-10 C +45 C工作环境湿度v 85%RH不凝结安装场合室内安装海拔高度1000m （更高海拔需降容使用）进出线方式下进下出（根据客户要求）防护等级IP20智能通信接口外加模块安装方式立柜式抽屉式补偿电流大小50A、100A150A、200A、250A、300A50A外形尺寸（mm）（W XD XH）600 X600 X1800800 X800 X2200540 X570 X240重量(kg)

9、35050050表2-2 ANAPF有源滤波器报价及主要元件清单型号：ANAPF50-380/B参考价格：16万元/台主要产品清单序号名称数量1APF威图柜12APFCOV-50-G 变流器13APFCOV-50-G 控制器14APFRE-50电抗器1电流互感器36滤波器27风机28接触器29塑壳断路器110变压器111显示屏1注：以上技术参数或器件名称、数量如有更改，恕不另行通知3有源滤波方案及案例使用有源电力滤波器进行谐波治理，主要有集中、局部和就地补偿三种方案集中补偿适用于单台设备谐波含量小， 但设备数量多、布局分散的场合，比如办公大楼（主要设备是个人电脑、节能灯、变频空调、电梯等 ），

10、虽然单台设备的电 流小，谐波含量低，但整栋大楼的电流大，谐波电流也大。局部补偿适用于谐波 源集中在某一条或几条馈出支路的配电系统，比如医院的精密仪器、UPS电源等，虽然单台设备的电流小，谐波含量低，但为防止其他设备产生的谐波对其干 扰，采用局部谐波补偿。就地补偿适用于谐波源比较明确且单台设备谐波含量较 大的配电系统，比如大型商业区的景观照明、影剧院的可控硅调光设备、工业区 的变频器调速设备等，单台设备电流大、谐波含量高、谐波电流大，为防止谐波 电流影响其他用电设备，采用就地补偿。上海某工厂办公大楼内安装有大量的节能灯，另外还有变频空调、电梯等负 载，产生了大量的电流谐波，导致变压器容量不足，夏

11、季、冬季经常出现跳闸、 烧保险丝的情况，严重影响办公。安科瑞电气股份有限公司派工程师对其进行现 场测量，测量数据如图3-1所示。从图中可以看到电流波形严重畸变， A、B、C 三相电流谐波畸变率分别为19.7%、27.8%、26.6%，远远超于国标 GB/T14549-1993电能质量 公用电网谐波的相关规定。同时三相负载明显不平 衡。经分析得知电流谐波主要是由于一次回路后段照明配出回路和变频空调等动 力回路产生，应采用局部补偿的方法进行治理，型号为ANAPF50-380/BGL 的有源电力滤波器适用于该办公大楼的谐波治理。方案如图3-2所示It住卷事THh*Hlu 肝H?vH9uHllifHl

12、Sxt图3-1治理前电流波形与谐波数据电容柜1卜载-空 调J R ill!日日图3-2 ANAPF局部补偿方案图4谐波治理效果ANAPF投入运行后，得到如图4-1所示的理想波形和测试数据，相电流最 大值从64A降低到47A，N线电流从治理之前的37A降到了 5A，实现了三相 基本平衡，电流谐波畸变率降低到3.4%以下。同时系统功率因数也从之前的0.87 升到了 0.99。自从使用ANAPF有源电力滤波器之后，该办公大楼整个冬季没有出现跳闸、烧保险丝的情况，使得变压器的容量得到了充分利用图4-1治理后电流波形与谐波数据公司档案管理制度一、总则1、为加强本公司档案工作，充分发挥档案作用，全面提高档

13、案管理水平，有效地保护及利用档案，为公司发展服务，特制定本制度。2、公司档案，是指公司从事经营、管理以及其他各项活动直接形成的对公司有保存价值的各种文字、图表、声像等不同形式的历史记录。公司档案分为受控档案和非受控档案。3、公文承办部门或承办人员应保证经办文件的系统完整（公文上的各种附件一律不准抽存 ）。结案后及时归档。工作变动或因故离职时应将经办的文件材料向接办人员交接清楚，不得擅自带走或销毁。 二、文件材料的收集管理 1、公司指定专人负责文件材料的管理。2、 文件材料的收集由各部门或经办人员负责整理，交总经理审阅后归档。3、一项工作由几个部门参与办理的，在工作中形成的文件材料，由主办部门或

14、人员收集，交行政部备案。会议文件由行政部收三、归档范围1、重要的会议材料，包括会议的通知、报告、决议、总结、典型2、本公司对外的正式发文与有关单位来往的文书。3、本公司的各种工作计划、总结、报告、请示、批复、会议记录、统计报表及简报。4、 本公司与有关单位签订的合同、协议书等文件材料。5、本公司职工劳动、工资、福利方面的文件材料。6、本公司的大事记及反映本公司重要活动的剪报、照片、录音、录像等。四、归档要求1、档案质量总的要求是：遵循文件的形成规律和特点，保持文件之间的有机联系，区别不同的价值，便于保管和利用。2、归档的文件材料种数、份数以及每份文件的页数均应齐全完整。3、在归档的文件材料中，

15、应将每份文件的正件与附件、印件与定稿、请示与批复、转发文件与原件，分别立在一起，不得分开，文电应合一归档。一年立卷；跨年度的会议文件放在会议4、不同年度的文件一般不得放在一起立卷；跨年度的总结放在针对的最后开幕年。5、档案文件材料应区别不同情况进行排列，密不可分的文件材料应依序排列在一起，即批复在前，请示在后；正件在前，附件在后；印件在前，定稿在后；其它文件材料依其形成规律或应 保持文件之间的密切联系并进行系统的排列。6、案卷封面，应逐项按规定用钢笔书写，字迹要工整、五、档案管理人员职责 1、按照有关规定做好 文件材料的收集、整理、分类、归档等工作。2、按照归档范围、要求，将文件材料按时归档。3、工作人员应当遵纪守法、忠于职守，努力维护公司档案的完整与安全。1、公司档案只有公司内部人员可以借阅，借阅者都要填写借阅单，报主管人员批准后，方可借阅，其中非受控文档的借阅要由部门经理签字批准，受控文档的借阅要由总经理签字批准。2、档案借阅的最长期限为两周；对借出档案，档案管理人员要定期催还