电网谐波课件

电网谐波电网谐波谐波源，非线性及线性负载谐波次数及频谱RMS（均方根）值谐波畸变谐波源设备谐波源例子谐波效应谐波对电容器的影响解决方案等效电路任何频率“f”的周期信号，无论它的波形是什么，都可以作为以下的总和被表现：频率f的正弦分量，被称为基波（h1）有频率的正弦分量（即基波的全倍数）被称为谐波（hn）.dc(直流)分量（如果可用）。例：

谐波是由非线性负载产生

-1.5-1-0.500.511.5

=

-1.5-1-0.500.511.5

+-1.5-1-0.500.511.5y(t)h1(t)h3(t)谐波源线性负载：如果一个负载引导的电流与电源电压有相同的波形，则它被称为是“线性的”。这样的电流没有谐波分量。这样的负载的例子：电热器中的电阻器，稳态条件下的电感负载（电动机，变压器等）非线性负载：如果一个负载引导的电流与电源电压没有相同的波形，则它被称为是“非线性的”。这样的电流有高谐波分量。谐波频谱取决于负载的类型。例如开关电源，整流电源，变压器UIUI线性及非线性负载谐波的次数及频谱次数：谐波次数定义为谐波频率等于基波频率的倍数。例：对于50Hz的基波，第5次谐波的频率是5x50=250Hz。

频谱：

信号的频谱是作为不同的谐波各自频率的功能显示它们的振幅的图。

作为基波的％的谐波频谱050100非正弦周期信号的rms值是：H1=基波分量H2，…，Hn＝谐波分量缩写词rms代表均方根。例：

计算由单相负载（例如个人电脑）引导的rms电流：

Ifund.=56.2A;Ih3=27.2A;Ih5=2.7A;Ih7=9.2A;Ih9=7.8A.Rms（均方根）值总谐波畸变（THD）：谐波的rms值与基波的rms值的比率（CIGRE定义）THDHHHnH%...=x+++100231222单个谐波百分比：这是“n”谐波的rms值与基波的rms值的比率HnHHDn%=1x100谐波畸变nn谐波源设备变速传动装置晶闸管控制设备固定式换流器（UPS不间断电源）电弧炉电焊机大建筑物中的照明饱和电抗器（变压器）-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5图（无电抗器）Ce1e2e3MiIIs3相负载产生5，7，11，13的高谐波电流电流是不稳定的

谐波电流是S=23KVATHDI=124%谐波频谱81%H5,74%H7,42%H11,...H11H13H17H19H21H23050100H1H5H7变速传动装置nnn020406080100H1H5H7H11H13H17H19S=122KVATHDI=30%谐波电流是图L1ZCL2L3e1e2e3iIIs

谐波频谱28%H5,5%H7,6%H11,...3相负载控制Gratz（格拉茨）桥产生5，7，11，13，…的谐波电流整流器/充电器nnn谐波频频谱56%H3,9%H5,9%H7H11H13H15020406080100H1H3H5H7H9谐波波电电流流是是Is=341ATHDI=58%单相相负负载载有高高谐谐波波含含量量的的电电流流持续续在在20到50周期期之之间间！！电焊焊机机nnH11020406080100H1H3H5H7H9谐波波电电流流是是S=22KVATHDI=53%谐波波频频谱谱51%H3,11%H5,8%H9...图PhNFLIs单相相负负载载谐波波的的电电容容阻阻抗抗照明明（（荧荧光光灯灯…）谐波波效效应应短期期效效应应长期期效效应应生成成器器上上的的干干扰扰负载载上上的的干干扰扰短期期效效应应谐波波电电压压可可以以影影响响电电子子系系统统中中使使用用的的控控制制器器（（晶晶体体闸闸流流管管，，plc（可编编程程逻逻辑辑控控制制器器）等等））导致致电电磁磁类类仪仪表表错错误误音频频控控制制接接收收器器（（例例如如继继电电器器））可可以以被被电电压压谐谐波波畸畸变变干干扰扰振动动及及噪噪声声通信信及及控控制制电电路路上上的的干干扰扰长期期效效应应（（热热））电容容器器发发热热由由如如下下引引起起：：导电电性性电介介质质滞滞后后由于于机机器器及及变变压压器器中中的的额额外外损损耗耗引引起起的的发发热热定子及转转子损耗耗由于趋肤效应应而引起的的额外变变压器损损耗电缆及设设备的发发热对电力设设备的干干扰变压器：：有功损耗耗增加铁损耗增增加（滞滞后）电压THD的增加旋转机器器：定子损耗耗的增加加铁损耗的的增加（（滞后））脉动的机机械扭矩矩造成效效率降低低，振动动及噪声声电压THD的增加对电力设设备的干干扰电缆：电缆发热热由于趋肤肤效应引引起损耗耗在绝缘中中的电介介质损耗耗增加感应电动动机：铁损耗及及有功损损耗增加加脉动的机机械扭矩矩造成效效率降低低，振动动及电动动机的发发热电容器：：电容器的的阻抗随随频率的的增加而而减少，，谐波电电流通过过导致击击穿由于电感感而引起起的共振振风险发热及故故障f(Hz)0电容器阻阻抗的频频率特性性çzç(W)谐波对电电容器的的影响无电容器器的电网网：电网的频频率阻抗抗为线性性谐波电流流传输到到变压器器仅有一小小部分谐谐波施加加在负载载侧有电容器器的电网网：电容器不不产生谐谐波电容器可可以放大大电网中中的谐波波谐波对电电容器的的影响（（1）无电容器器的电网网HV~=~=MTransformHV/LVharmonicsgenerators（谐波生生成器））(Gh)Iharmonics谐波对电电容器的的影响（（2）电网安装装有电容容器HV~=~=Transformer（变压器器）HV/LVharmonicsgenerators（谐波发发生器））(Gh)capacitorbanks（电容器器组）IharmonicsM解决方案使用有源谐波波滤波器（AHF）使用无源谐波波滤波器（PHF）使用混合谐波波滤波器（AHF+PHF）使用有源谐波波滤波器（AHF）注入的谐波电电流根据负载载电流中的谐谐波分量而改改变。AHF永远不会过载载。AHF永远不会自己己引起系统共共振。在以后增加非非线性负载时时，容易扩展展。价格较高CT（电流互感器器）的位置及及注入点应被被仔细选择。。否则，它可可能会影响到到AHF的性能，或者者更糟，将增增加整个谐波波电流。缺点优点注意无源滤波器（（PHF）技术成熟使用可靠价格低在谐波源增加加后有过载的的风险对于LC类型，调谐的的频率可能会会由于组件的的温度及损坏坏而漂移（例例如电容器））在以后增加非非线性负载时时很难扩展滤滤波器容量对于LC类型的PHF，具有共振特特性。不要在同一个个母线上连接接几个调谐到到相同频率的的滤波器不要在同一个个母线上同时时连接无源滤滤波器和补偿偿电容器组缺点优点注意混合谐波滤波波器（AHF+PHF）从经济的角度度看，一个介介于AHF和PHF之间的折衷的的解决方案。。与PHF相同与AHF和PHF相同缺点优点注意等效电路线性负载非线性负载有如下的非线线性负载有源谐波滤波波器（AHF）无源谐波滤波波器（PHF）混合滤波器（（AHF+PHF）线性负载系统统MHVTransformer（变压器）HV/LVLinearload（线性负载）(I1)线性负载系统统V1I1V1Transformer（变压器）HV/LVLinearloads（线性负载）EViVIL非线性负载系系统HVTransformer（变压器）HV/LVMLinearload（线性负载）(I1)~=~=Non-linearload（非线性负载）(I1+…+I5+I7+…+In)非线性负载系系统V1I1+I5+I7V1+V5+V7Non-linearLoads（非线性负载）INLTransformer（变压器）HV/LVLinearloads（线性负载）EViVILI1+I5+I7有AHF的非线性负载载系统HVTransformer（变压器）HV/LVMLinearload（线性负载）(I1)~=~=Non-linearload（非线性负载）(I1+…+I5+I7+…+In)Activeharmonicfilters（有源谐波滤波器）IAHFActiveHarmonicFilter（有源谐波滤波器）有AHF的非线性负载载系统V1I1I1+I5+I7V1Non-linearLoads（非线性负载）INLTransformer（变压器）HV/LVLinearloads（线性负载）EViVILI5+I7V1有PHF的非线性负载载系统HVTransformer（变压器）HV/LVMLinearload（线性负载）(I1)~=~=Non-linearload（非线性负载）(I1+…+I5+I7+…+In)Passiveharmonicfilters（无源谐波滤波器）57有PHF的非线性负载载系统V1I1I1+I5+I7Non-linearLoads（非线性负载）INLTransformer（变压器）HV/LVLinearloads（线性负载）EViVILI5+I7V1IPHFPassiveHarmonicFilter（无源谐波滤波器）LCFilter3rd5thV1+Vothers有AHF+PHF的非线性负载载系统HVTransformer（变压器）HV/LVMLinearload（线性负载）(I1)~=~=Non-linearload（非线性负载）(I1+…+I5+I7+…+In)Activeharmonicfilters（有源滤波器）Passiveharmonicfilters（无源滤波器