关于建筑行业谐波和串抗率选择计算

1、关于建筑行业谐波和串抗率选择计算1.引言建筑行业要紧的谐波源有： 照明操纵 开关电源设备（电脑、电视） 电梯 中央空调 不中断电源（ ups ）所有这些非线性负载都会产生谐波，从而对电网设施和连接设备造成干扰。造成干扰的缘故未必在企业内部，临近企业向电网输出的谐波一样会造成这种干扰。因此，在安装补偿装置之前，务必进行电能质量分析，以选用适合的装置。2. 什么是谐波谐波是指几倍的电网频率。电网频率 = 50hz 三次谐波频率 = 150hz 五次谐波频率 = 250hz 七次谐波频率 = 350hz 等等，以此类推。依照傅里叶级数进行分解，可将非正弦形信号分解为基波信号及其整数倍的各次谐波信号。

2、3. 谐波的产生由于晶闸管的开关动作及二极管和晶闸管的非线性特点，变流器从电网中接收的电流大大偏离正弦波形。按变流器的脉动数不同，会显现特定的谐波。6 线圈的变流器，只会显现五、7、1 一、 13、17、19次谐波。 变流器的脉动数越高，其可能显现的最低频率的谐波次数也越高。其他负载如荧光灯电子稳流器，会产生专门大的三次谐波（150hz） 。这种非正弦形电流会给电网阻抗（电阻）带来非正弦形的电压降。电网阻抗会产生谐波电压，其振幅等于注入谐波电流与相关电流频率的电网阻抗的乘积。谐波次数越高，振幅越小。4.哪里会显现谐波哪里有产生谐波的用电设备（见引言），哪里就会有谐波。但是谐波也可能会通过供电局

3、的进线进入企业电网。也确实是说，临近企业的谐波也会阻碍本企业的设备运行。5.谐波的干扰非线性负载电流谐波电流谐波电压谐波电流谐波的干扰：电容器过载，专门是谐振时。电压谐波的干扰：中央遥控设备干扰；其他需要正弦波形电网电压的变流器干扰；闪光灯干扰；电脑及运算机数控机床断线。6.谐波电流的干扰非线性负载会产生谐波电流，分离变压器和换向电抗器均不能对此有任何改变。一方面谐波电流会致使电压谐波，另一方面谐波电流本身也会对电网组成额外负荷，第一致使电容器组过载。尤其危险的是：当谐振显现时，谐波电流会累进增加，产生更大的负荷。7.谐波电压干扰谐波电流会在电网阻抗方面产生谐波电压，该电压会与正弦波形的50h

4、z电网电压相重迭。后果：电网电压发生畸变。另外，电压谐波还可能推移电网电压的过零点。电子设备，包括过零点触发的变流设备的运行都会受到明显干扰。8.谐波什么缘故对纯电容器组成要挟电网中的电容（电容器）与变流器一起引发振荡，振荡又使电网电压进一步发生畸变。振荡频率取决于电网参数。电容器在必然情形下会使电压质量恶化，结果致使进一步增强电网上业已存在的谐波（有时会使谐波份额翻倍） 。同时，电容器自身引发的谐波会额外增加电容器的负荷，相位补偿电容器尤其如此。电容器负荷增加表现为接收电流提高，这就意味着电容器将发生热过载，利用寿命缩短。9.谐振现象更重要的是，当电容器与网上的电感形成串联或并连振荡回路时，

5、可能显现谐振现象。若是补偿装置在低压电网上运行，电容器在必然情形下可吸收谐波电流。现在，电容器与变压器电感组成一个串联振荡回路。谐波频率靠近振荡回路的谐振频率时，振荡回路近似形成短路，吸收中压电网中的电流，由此会致使电容器过载。另外，在电容器和电感方面，会产生很高的电压，乃至显现电压击穿。电容和电感的分电压现在会大于总电压。若是电容器与变压器电感形成并连振荡回路。当振荡回路的谐振频率与存在的谐波频率重合时，一方面会由于高电网阻抗产生高电压谐波，另一方面在电感与电容之间会显现平稳电流，该电流要比从谐波源流入电网的电流高出数倍。结果造成电容器过载，同时也会额外增加设备的负荷。10. 如何避免谐振？

6、每一个电网都是一个振荡回路，并拥有一个或几个固有频率，一样也会有一个或几个谐振点。电网的谐振频率可通过一些公式依照变压器功率、变压器相对短路电压、无功补偿功率、电网频率等参数进行估算。而且谐振频率随着这些参数的转变而转变。例如： 一个实际电网的谐振频率与投入的电容器功率之间的关系见下表：电容器功率 (kvar) 谐振频率 (hz) 50 724 100 512 150 418 200 362 250 324 300 295 谐振频率随着电容器投切而发生转变。在以上例子中，有可能与7 次谐波发生谐振。需注意，那个地址只是一个近似值，未考虑开关用电设备对电网可能造成的阻碍及由此带来的谐振频率推移。

7、计算出的频率如与谐波重合，那么谐振现象确信会显现。如计算出的频率与谐波不一致，仍然很宝贵出准确的结论，因为电网参数及电网短路功率是不断转变的。因此， 不可能百分之百地计算出可能的谐振点。低负荷运行时刻：对测定谐振点来讲，重要的是要弄清企业的低负荷运行时刻。由于这时工作负荷的抑制作用相对较小，谐波电压会上升。解决方法：为幸免谐振现象，必需利用串联电抗的补偿装置。11. 什么是串联电抗的补偿装置？串联电抗的补偿装置中，每一组电容器都串联一个电抗器，形成一个串联振荡回路。电容器按补偿功率选定（如50kvar） 。通过电抗器确信串联振荡回路的谐振频率，一样在134 至 214hz之间。谐振频率必需低于

8、显现的最低谐波。若是5 次谐波为最低谐波，那么谐振频率必需小于250hz。一个串联振荡回路在其谐振频率之上时呈感性，故不可能引发谐振；串联振荡回路在其谐振频率之下时呈容性，用于无功补偿。带电抗器的补偿装置中，常常利用的另一个概念是电抗率，用p 表示。电抗率的计算如下：p（单位：）xl /xc其中， xl为电抗器电抗，xc为电容器电抗。以以下出几组常见数据：p（）谐振频率 ( hz) 7189 14134 若是要紧谐波次数最低为5 次谐波 （250hz） ，那么为避免谐振可选择7% 的电抗率。 若是要紧谐波显现的是三次谐波，那么应该选择14的电抗率。确信谐波份额只能通过对电网进行分析。进行电能质

9、量分析及最终确信电抗率时，还要弄清选择的电抗率关于谐波份额来讲是不是足够。电压的选择：电容器串联电抗器时，电抗器部份会显现电压降，这又会致使电容器部份的电压升高。电抗率越高，电压升高越大。因此， 现有的未加电抗器的补偿装置一样情形下不能再加装电抗器。带电抗器的补偿装置中，电容器的额定电压至少为480v，电抗率为14时，电容器的额定电压要达到525v。考虑到电网电压波动, 及一部份谐波流入电容器组造成的电容器工作电压提升?电容器组耐压 (vc) 能够选定约 vb * vb * = x = ?在此例 , 假设选定 vc = 480v 同理， 14% 电抗率要选择525v 电压品级的12. 何时必需

10、串联电抗器？是不是需要串联电抗器？谐波份额达到多大时需要串联电抗器？第一须明确，谐振老是要显现的，也确实是说，在谐波份额很小的情形下也会显现谐振。尽管如此，确信补偿装置是不是需要加装电抗器，仍然有一些可循之规。筹建企业时固然不可能准确地测定谐波，但利用哪些设备是已知的。依照引言中的设备清单能够确信产生谐波的设备。弄清这些设备以后，需要注意以下几点：若是这些产生谐波的设备功率（kw ）超过企业总功率的15，那么应在补偿装置中串联电抗器。上述比例关系也应在低负荷运行时刻进行考查，因为这时用电设备的电网抑制消失，容易产生推移，致使快速形成谐振。例如：企业的总功率为180kw ，非线性负载的功率为27

11、kw ，现在应安装串联电抗器的补偿装置。在补偿装置中串联电抗器的另一个标准是：5 次谐波时，谐波电压高出电网电压2；或总的谐波频谱的谐波电压高出电网电压3。要确信这些数值须对电网进行分析。例如：电网电压为400v时， 5 次谐波电压的界限值为8v。2的界限值看上去显得很低，赛通电气公司的电容器完全能够经受这种电网情形，但之因此选择 2的界限值，是由于即便电压很低，谐振的危险仍然存在。供电电网的谐波电压：以下数值为vde标准规定、并为供电局许诺的谐波数值。需要注意的是：谐波值即便大大小于规定值，谐振仍然可能显现。（标准： ved 0839， en61000 2 4， iec 1000 24）va

12、 = 400v, qa=50 kvar vb = 400v / ( = qb = 50 kvar / ( = kvar a b c 7% 不可被 3 整除的奇次谐波可被 3整除的奇次谐波偶次谐波谐波次数vde限值（ % ） 谐波次数vde限值（ % ） 谐波次数vde限值（ % ）5 3 2 7 9 4 11 15 6 13 21 8 17 21 10 19 12 23 14 25 16 29 16 31 35 37 注意：所有电容器都不能幸免谐振，只有安装串联电抗器的补偿装置才能够避免产生谐振。串联电抗器补偿装置的优势 节省无功电流费用 减轻连线、熔丝及变压器的负荷 减少电网的电流谐波 减少电压谐波 防止电网谐振关于同一电网中的未串联电抗器补偿装置与串联电抗器补偿装置，或同一电网点上的企业，需要注意：这两种补偿装置不可并连连接，不然有可能产生并联谐振。若是两个相邻企业通过一个变压器供电，一样情形下存在足够的电网抑制，两种装置能够并连运行。若是两个或更多的企业连接在同一电网点上，那么这一区域的谐波会进行分派，使得一家没有谐波源的企业仍然受到谐波干扰。13. 总结：随着向电网输送谐波电流的用电设备的不断增加，电网电压的谐波负荷也日趋增大。因此，串联电抗器的补偿装置是以后的进展趋势。与未串联电抗器的补偿装置的相较，串联电抗器的补偿装置在电网净化、避免谐振方面的优势显而易见。在