供電網(wǎng)絡(luò)的諧波污染與諧波抑制

1、供電網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的諧波波污染與與諧波抑抑制摘要：分分析了供供電系統(tǒng)統(tǒng)中諧波波污染的的產(chǎn)生以以及對(duì)供供電系統(tǒng)統(tǒng)的危害害，介紹紹了各種種解決諧諧波污染染的手段段及所使使用的設(shè)設(shè)備，以以保證供供電網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的品質(zhì)質(zhì)。 關(guān)關(guān)鍵詞：基波；諧波；諧波標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)；無(wú)無(wú)源濾波波器；動(dòng)動(dòng)能諧波波器1諧波波的產(chǎn)生生在在供配電電系統(tǒng)中中的高次次諧波主主要產(chǎn)生生于非線線性負(fù)荷荷用電設(shè)設(shè)備，如如變流裝裝置及電電弧爐等等；在低低壓電網(wǎng)網(wǎng)的諧波波污染，主主要來(lái)源源是功率率電子設(shè)設(shè)備，如如驅(qū)動(dòng)器器、UPPS、焊焊接器、計(jì)算機(jī)機(jī)、打印印機(jī)等。通常設(shè)設(shè)備里的的半導(dǎo)體體開(kāi)關(guān)只只會(huì)在基基波周期期的某段段時(shí)間通通電，這這使設(shè)備備具有剩剩電、動(dòng)動(dòng)態(tài)特

2、性性和靈活活控制等等優(yōu)點(diǎn)，從從而產(chǎn)生生較大畸畸變的不不連續(xù)電電流。以以下列舉舉一些典典型負(fù)載載引起的的諧波畸畸變。配配備平滑滑電容器器的單相相整流器器電路布布置如圖圖1（aa）所示示，可在在單相負(fù)負(fù)載中應(yīng)應(yīng)用。從從電源取取用的電電流值會(huì)會(huì)在一周周期的某某段時(shí)間間突然上上升或下下降，電電壓與電電流波形形見(jiàn)圖11（b）。這種電流流波形包包含了很很多奇次次諧波，奇奇次諧波波的幅值值可能會(huì)會(huì)高于基基波電流流分量。該電路路布局的的廣泛應(yīng)應(yīng)用，將將導(dǎo)致過(guò)過(guò)多的諧諧波電流流流入供供電系統(tǒng)統(tǒng)。六脈脈波橋以以三相功功率為主主的設(shè)備備通常采采用六脈脈波橋，例例如驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝置和和UPSS，六脈脈波橋的的直流側(cè)側(cè)，可連

3、連接平滑滑電抗器器、平滑滑電容器器或以上上兩者。所用的的開(kāi)關(guān)可可以是可可控的（可可控硅等等）或不不可控的的（二極極管），視視所用設(shè)設(shè)備確定定。連接接平滑電電抗器的的二極管管橋的電電路布局局如圖22（a），電電流波形形如圖22（b）。連接平滑滑電容器器的二極極管橋的的電路布布局如圖圖3（aa），電電流波形形如圖33（b）。 事實(shí)上上，對(duì)于于六脈波波變流器器而言，在在理想條條件下即即： （aa）電源源為理想想的正弦弦波、并并三相對(duì)對(duì)稱；（bb）直流流側(cè)電抗抗足夠大大，直流流電流無(wú)無(wú)紋波； （cc）交流流側(cè)電抗抗為零。對(duì)于如圖圖4（aa）而言言，交流流電流波波形可分分解為一一系列諧諧波電流流分量對(duì)對(duì)

4、于如圖圖4（bb）而言言，交流流電流波波形可分分解為一一系列諧諧波電流流分量由由上式可可見(jiàn)，注注入系統(tǒng)統(tǒng)的諧波波是kpp1次次。 通通常，一一個(gè)連接接著很大大的平滑滑電抗器器的六脈脈波橋，所所產(chǎn)生的的諧波電電流值大大約為其其中：IInn次諧諧波電流流幅值；I1基波波電流幅幅值；NN諧波次次數(shù)2諧波標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)目前大大多數(shù)現(xiàn)現(xiàn)代電力力設(shè)備是是諧波電電流的來(lái)來(lái)源。這這些電流流進(jìn)入供供電系統(tǒng)統(tǒng)后將造造成電壓壓諧波，這這將影響響到連接接在同一一母線的的其他負(fù)負(fù)荷或連連接同一一電源的的臨近裝裝置。因因此，國(guó)國(guó)家規(guī)定定諧波造造成電網(wǎng)網(wǎng)電壓波波形畸變變率極限限和用戶戶注入電電網(wǎng)的諧諧波電流流允許值值應(yīng)滿足足國(guó)家標(biāo)

5、標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)電網(wǎng)網(wǎng)公共點(diǎn)點(diǎn)的最小小短路容容量異于于表中基基準(zhǔn)短路路容量時(shí)時(shí)，按下下式修正正表2中中的諧波波電流允允許值式中Skk1公共共連接點(diǎn)點(diǎn)的最小小短路容容量，MMVA； Sk2基準(zhǔn)準(zhǔn)短路容容量，MMVA； Innp表22中第nn次諧波波電流允允許值，AA； IIn短路容容量為SSk1時(shí)的的第n次次諧波電電流允許許值，AA。3諧波的的限制由于于電網(wǎng)所所帶的很很多種類類的負(fù)載載會(huì)把諧諧波電流流帶入電電源，而而這些電電流會(huì)使使供電電電壓畸變變，同時(shí)時(shí)增加了了畸變波波形的有有效值和和峰值。有效值值的增加加會(huì)使電電力設(shè)備備過(guò)熱導(dǎo)導(dǎo)致發(fā)、配電設(shè)設(shè)備及用用電設(shè)備備效率降降低，影影響繼電電自動(dòng)裝裝置動(dòng)作作

6、的準(zhǔn)確確性，電電子通信信設(shè)備亦亦將受到到干擾。為抑制制諧波的的產(chǎn)生，可可采用很很多方法法。對(duì)裝置置作出結(jié)結(jié)構(gòu)上的的改造，例例如采用用12脈脈波變流流器取代代6脈波波變流器器，因?yàn)闉?2脈脈波變流流器產(chǎn)生生的諧波波電流次次數(shù)是111、113、223、224，而而每一諧諧波分量量的幅值值是：可可見(jiàn)這比比6脈波波變流器器有很大大改變。當(dāng)諧波波值較高高時(shí)，可可使用諧諧波濾波波器。在在中壓以以上供電電系統(tǒng)中中，目前前常采用用無(wú)源濾濾波器，無(wú)無(wú)源濾波波器大致致分為以以下六種種，如圖圖5所示示。單調(diào)諧濾濾波器通通頻帶窄窄，濾波波效果好好，損耗耗小，調(diào)調(diào)諧容易易，是使使用最多多的一種種類型；雙調(diào)諧諧濾波器器可

7、代替替兩個(gè)單單調(diào)諧濾濾波器，只只有一個(gè)個(gè)電抗器器（L11）承受受全部沖沖擊電壓壓，但接接線復(fù)雜雜，調(diào)諧諧困難，僅僅在超高高壓系統(tǒng)統(tǒng)中使用用。一階高通通濾波器器因基波波損耗大大，一般般不采用用；二階階高通濾濾波器通通頻帶很很寬，濾濾波效果果好，但但損耗比比單調(diào)諧諧大，通通常用于于較高次次諧波；三階高高通濾波波器電容容器利用用率較高高，基波波損耗小小，但濾濾波效果果不如二二階高通通濾波器器，一般般用于電電弧爐濾濾波；“CC”式高高通濾波波器濾波波性能處處于二階階和三階階高通濾濾波器之之間，RR的基波波損耗最最小。用用于電弧弧爐濾波波，對(duì)二二次諧波波特別有有效。在在6000V以下下的供電電系統(tǒng)中中，目前前較多使使用動(dòng)能能濾波器器。動(dòng)能能濾波器器的原理理與無(wú)源源濾波器器是不同同的，無(wú)無(wú)源濾波波器是不不可控制制的且濾濾波作用用是基于于阻抗的的特性。在動(dòng)能能濾波器器中，則則測(cè)量諧諧波電流流，然后后制造一一個(gè)與該該諧波電電流相反反的諧波波電流頻頻譜與原原諧波電電流相抵抵消。筆筆者在進(jìn)進(jìn)行一大大型銅冶冶煉廠銅銅電解系系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，由由于銅電電解整流流器采用用了六脈脈波可控控硅整流流橋進(jìn)行行電流逆逆變，將將交流電電整流成成直流電電流對(duì)電電解槽供供電。在在生產(chǎn)過(guò)過(guò)程中將將產(chǎn)生較較高的55次、77次111次及113次等等諧波，為為消除諧諧波污染染，設(shè)計(jì)計(jì)中