供电网络的谐波污染与谐波抑制

1、供电网络络的谐波波污染与与谐波抑抑制摘要：分分析了供供电系统统中谐波波污染的的产生以以及对供供电系统统的危害害，介绍绍了各种种解决谐谐波污染染的手段段及所使使用的设设备，以以保证供供电网络络的品质质。 关关键词：基波；谐波；谐波标标准；无无源滤波波器；动动能谐波波器1谐波波的产生生在在供配电电系统中中的高次次谐波主主要产生生于非线线性负荷荷用电设设备，如如变流装装置及电电弧炉等等；在低低压电网网的谐波波污染，主主要来源源是功率率电子设设备，如如驱动器器、UPPS、焊焊接器、计算机机、打印印机等。通常设设备里的的半导体体开关只只会在基基波周期期的某段段时间通通电，这这使设备备具有剩剩电、动动态特

2、性性和灵活活控制等等优点，从从而产生生较大畸畸变的不不连续电电流。以以下列举举一些典典型负载载引起的的谐波畸畸变。配配备平滑滑电容器器的单相相整流器器电路布布置如图图1（aa）所示示，可在在单相负负载中应应用。从从电源取取用的电电流值会会在一周周期的某某段时间间突然上上升或下下降，电电压与电电流波形形见图11（b）。这种电流流波形包包含了很很多奇次次谐波，奇奇次谐波波的幅值值可能会会高于基基波电流流分量。该电路路布局的的广泛应应用，将将导致过过多的谐谐波电流流流入供供电系统统。六脉脉波桥以以三相功功率为主主的设备备通常采采用六脉脉波桥，例例如驱动动装置和和UPSS，六脉脉波桥的的直流侧侧，可连

3、连接平滑滑电抗器器、平滑滑电容器器或以上上两者。所用的的开关可可以是可可控的（可可控硅等等）或不不可控的的（二极极管），视视所用设设备确定定。连接接平滑电电抗器的的二极管管桥的电电路布局局如图22（a），电电流波形形如图22（b）。连接平滑滑电容器器的二极极管桥的的电路布布局如图图3（aa），电电流波形形如图33（b）。 事实上上，对于于六脉波波变流器器而言，在在理想条条件下即即： （aa）电源源为理想想的正弦弦波、并并三相对对称；（bb）直流流侧电抗抗足够大大，直流流电流无无纹波； （cc）交流流侧电抗抗为零。对于如图图4（aa）而言言，交流流电流波波形可分分解为一一系列谐谐波电流流分量对对

4、于如图图4（bb）而言言，交流流电流波波形可分分解为一一系列谐谐波电流流分量由由上式可可见，注注入系统统的谐波波是kpp1次次。 通通常，一一个连接接着很大大的平滑滑电抗器器的六脉脉波桥，所所产生的的谐波电电流值大大约为其其中：IInn次谐谐波电流流幅值；I1基波波电流幅幅值；NN谐波次次数2谐波标标准目前大大多数现现代电力力设备是是谐波电电流的来来源。这这些电流流进入供供电系统统后将造造成电压压谐波，这这将影响响到连接接在同一一母线的的其他负负荷或连连接同一一电源的的临近装装置。因因此，国国家规定定谐波造造成电网网电压波波形畸变变率极限限和用户户注入电电网的谐谐波电流流允许值值应满足足国家标

5、标准。 当电网网公共点点的最小小短路容容量异于于表中基基准短路路容量时时，按下下式修正正表2中中的谐波波电流允允许值式中Skk1公共共连接点点的最小小短路容容量，MMVA； Sk2基准准短路容容量，MMVA； Innp表22中第nn次谐波波电流允允许值，AA； IIn短路容容量为SSk1时的的第n次次谐波电电流允许许值，AA。3谐波的的限制由于于电网所所带的很很多种类类的负载载会把谐谐波电流流带入电电源，而而这些电电流会使使供电电电压畸变变，同时时增加了了畸变波波形的有有效值和和峰值。有效值值的增加加会使电电力设备备过热导导致发、配电设设备及用用电设备备效率降降低，影影响继电电自动装装置动作作

6、的准确确性，电电子通信信设备亦亦将受到到干扰。为抑制制谐波的的产生，可可采用很很多方法法。对装置置作出结结构上的的改造，例例如采用用12脉脉波变流流器取代代6脉波波变流器器，因为为12脉脉波变流流器产生生的谐波波电流次次数是111、113、223、224，而而每一谐谐波分量量的幅值值是：可可见这比比6脉波波变流器器有很大大改变。当谐波波值较高高时，可可使用谐谐波滤波波器。在在中压以以上供电电系统中中，目前前常采用用无源滤滤波器，无无源滤波波器大致致分为以以下六种种，如图图5所示示。单调谐滤滤波器通通频带窄窄，滤波波效果好好，损耗耗小，调调谐容易易，是使使用最多多的一种种类型；双调谐谐滤波器器可

7、代替替两个单单调谐滤滤波器，只只有一个个电抗器器（L11）承受受全部冲冲击电压压，但接接线复杂杂，调谐谐困难，仅仅在超高高压系统统中使用用。一阶高通通滤波器器因基波波损耗大大，一般般不采用用；二阶阶高通滤滤波器通通频带很很宽，滤滤波效果果好，但但损耗比比单调谐谐大，通通常用于于较高次次谐波；三阶高高通滤波波器电容容器利用用率较高高，基波波损耗小小，但滤滤波效果果不如二二阶高通通滤波器器，一般般用于电电弧炉滤滤波；“CC”式高高通滤波波器滤波波性能处处于二阶阶和三阶阶高通滤滤波器之之间，RR的基波波损耗最最小。用用于电弧弧炉滤波波，对二二次谐波波特别有有效。在在6000V以下下的供电电系统中中，目前前较多使使用动能能滤波器器。动能能滤波器器的原理理与无源源滤波器器是不同同的，无无源滤波波器是不不可控制制的且滤滤波作用用是基于于阻抗的的特性。在动能能滤波器器中，则则测量谐谐波电流流，然后后制造一一个与该该谐波电电流相反反的谐波波电流频频谱与原原谐波电电流相抵抵消。笔笔者在进进行一大大型铜冶冶炼厂铜铜电解系系统设计计时，由由于铜电电解整流流器采用用了六脉脉波可控控硅整流流桥进行行电流逆逆变，将将交流电电整流成成直流电电流对电电解槽供供电。在在生产过过程中将将产生较较高的55次、77次111次及113次等等谐波，为为消除谐谐波污染染，设计计中