水暖之家讯：随着全球工业化进程的不断加快，对地球环境的污染和破坏也在加剧，为此，在全世界掀起了环境保护的热潮。电力系统也是一种“环境”，也面临着污染，公用电网中谐波就是对电网的一种严重污染。随着工业变频装置的应用日益广泛，工厂配电系统中的谐波污染日趋严重。因此，抑制谐波以成为电力电子技术、电器自动化技术及电力系统研究领域的一个重要课题，正在受到越来越多的关注。变频器谐波的产生及传播变频器的主电路一般由交流—直流—交流组成。外部输入380V/50Hz的工频电源，经三相桥路不可控整流成直流电压信号，经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流信号。在整流回路中，输入电流的波形为不规则的矩形波，可按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，谐波将干扰供电系统。在逆变输出回路中，输出电流是受PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率逆变元件，其PWM载波频率为2~3kHz；而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。同样，输出回路电流也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，谐波电流直接干扰负荷。变频器整流模块常采用三相不可控桥式整流器，相电流不是正弦波，而是含有高次谐波的畸形电流波。依据谐波理论，变频器三相整流器产生5、7、11、13…6k±(k=1,2,3,…)次谐波,谐波含量与谐波次数成反比。各主要谐波电流有效值与基波电流有效值的比值如下：５次为0.175；7次为0.110；11次为0.045；13次为0.029…。变频器在工作时是一个谐波源，整个工厂的配电系统是该谐波源的负荷，谐波将沿着供电线进入各个用电设备，影响其正常工作。变频器谐波污染工厂配电系统笔者用电能测试仪在胜利油田某注聚站实测电网5次谐波电流为82A，电流畸变为13，超过国家谐波标准（GB/T14549—93）限值：标准规定电压奇次谐波畸变率﹤4，偶次谐波畸变率﹤2；注入电网的谐波电流经换算分别要求：﹤38A（3次）；﹤61A（5次）；﹤43A（7次）等。有几个常见多发的问题是由谐波引起的，如：电压畸变；过零噪声；中性线过热；变压器过热，断路器的误动作等，简述如下。（1）谐波对配电网的影响。谐波电流对配电线路产生额外的电能损失，所造成的热能及电压升高将导致漏电、短路事故发生气率上升；在直流控制系统中，由于波形畸变，使大多数已脉动为触发角度控制系统易产生误动作；在交流控制系统中，由于波形畸变；将影响保护装置的电动特性，在动作值和整定值间产生误差；谐波电流将对感应式电能表产生误差，影响计费的精确度；电子表计，其精确度虽不受谐波影响，但控制系统必须滤波，以避免谐波对电子线路的干扰；高次谐波电流所造成的显示屏高频扫描畸变，将干扰操作人员正确解读控制数据。（2）谐波对用电设备的影响。闸流管换相时产生的电压凹陷导致电压失真，畸变波形将造成控制系统失常；谐波对电动机定子、转子或绕组层间产生的热损失，将使电机耐热性提高；谐波造成的转矩脉动，使机械系统故障率增高；谐波增加了变压器绝缘应力和铜损，使绝缘材料耐热性能要求提高；同样，谐波也使电容绝缘介质应力增大；在非凡工况下，并联谐振使电网谐波电流放大，电容器无法投入，电网不能正常运行。（3）由于谐波的存在，许多无功补偿用电容器在强行投入使用时会被烧坏，胜利油田每年更新电容器数量相当大，因此无功补偿的设计和制作必须考虑谐波的因数。工厂配电系统中变频器谐波的治理谐波对于工厂配电网中的谐波污染情况，通常有如下几个处理办法。（1）系统设计降低污染。把产生谐波的供电线路和对谐波敏感的供电线路分开，使线性负荷和非线性负荷由不同的电路馈电，使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。增大三相四线式供电系统中中性线的导线截面积，最低要使用与相线等截面的导线。国际电工委员会（IEC）曾提议中性线的截面应为相线导线截面的200。（2）装用滤波器。对于电动机控制器产生的谐波，谐波外形很分明，可以用滤波器来降低谐波电流。对于六脉冲的控制器，滤波器可去掉20的五次谐波以及全部高次谐波，对基波影响甚微。在12脉冲桥路中最低次的谐波是11次的，此时滤波要求比较简单。（3）装用隔离变压器。均蘅的3及3的倍数次谐波电流传回电源的问题可以用一台D，yn接法的隔离变压器来抑制，使用这种变压器时，通常装设一个旁路的电路以避免在进行变压器维护时长时期地对负荷停止供电在这种情况下，应采用中性线有足够大的通用四芯馈线。在重要的配电系统中，有时把隔离变压器就安装在每一配电盘上，使3及3的倍数次谐波电流与配电系统相隔离。隔离变压器要适当提高额定值，否则也会产生电压畸变和过热。（4）装用有源滤波器。由变流器/逆变器产生的边频带和谐波不能很好地用普通的滤波器来滤除，这是因为边频带上的频率是随传动装置的速度而变化，并且时常很接近基波频率。目前有源滤波器日益推广应用，它在工作时主动地注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个纯粹的正弦波。这种滤波设备的工作靠数字信号处理（DSP）技术来控制快速绝缘双极晶体管（IGBT）。因为设备与供电系统并联工作的，它只控制谐波电流，基波电流并不流过该滤波器。假如所需过滤的谐波比滤波器的容量大的话，它只是简单地起限制作用而使波形得到部分的纠正。（5）工厂用电车间，大多数采用电容器直接进行无功功率补偿，以降低基波无功电流。但是，根据串联谐振原理，当串联回路中感抗XL=XC时回路发生谐振，则回路谐振的条件为：NXL=XC/N，或XL=XC/N2。只要电感、电容选配得当，就能对某一谐波有效抑制。然而，谐波滤波器是以并联方式进入系统的，选配不当则可能适得其反，系统阻抗与滤波器发生并联谐振，不仅没有抑制，反而会对谐波放大，造成更大的危害。因此，谐波治理措施获得最大效益。针对现场实测注聚站内5次谐波被污染严重的状况，建议采取以下措施。采用调谐式滤波器装置，减小超标的5次谐波，同时调整无功补偿电容，用以抑制谐波放大。考虑到长内线性负荷的分配状况，线性负荷的功率因数，非线性负荷所产生的各次谐波电流及功率因数，改善日后目标功率因数，配电网络构成等因素，选用6组SL2D60kvar电抗器、6组SL2D60kvar电容器，如图2所视，使XL=60XC，用于避免第5次谐波。通过计算：该注聚站功率因数由改造前的0.87提升至1.00，电容器输出264kvar，二次侧进线视在电流由829.5降至722.2A，增加变压器使用裕度12.93；减少电压降1.58；减少线损5.508kwh。年减少电量损失4.7×104kwh。经济社会效益良好。结论（1）变频装置是非线性系统，非线性系统在争先激励下必然产生高次谐波。（2）高次谐波对工厂配电网及变频装置本身将产生不良影响，并使通讯、测量、拖动系统等设备的性能劣化。（3）无论何时设计无功功率补偿系统，都应避免电容器组与系统产生并联或串联谐振。（4）在使用中应选用最新的变频装置，安装各种滤波设备，进行抗干扰设计等是防止谐波危害的有效措施。水暖之家是专注于电气,电气工程,水暖,电气设备等装饰材料的各种新闻资讯和电气,电气工程,水暖,电气设备各十大品牌的装修效果图与网络营销服务,敬请登陆水暖之家http://m.ju31.com/