電網(wǎng)諧波課件

電網(wǎng)諧波電網(wǎng)諧波諧波源，非線性及線性負(fù)載諧波次數(shù)及頻譜RMS（均方根）值諧波畸變諧波源設(shè)備諧波源例子諧波效應(yīng)諧波對電容器的影響解決方案等效電路任何頻率“f”的周期信號，無論它的波形是什么，都可以作為以下的總和被表現(xiàn)：頻率f的正弦分量，被稱為基波（h1）有頻率的正弦分量（即基波的全倍數(shù)）被稱為諧波（hn）.dc(直流)分量（如果可用）。例：

諧波是由非線性負(fù)載產(chǎn)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)諧波源線性負(fù)載：如果一個負(fù)載引導(dǎo)的電流與電源電壓有相同的波形，則它被稱為是“線性的”。這樣的電流沒有諧波分量。這樣的負(fù)載的例子：電熱器中的電阻器，穩(wěn)態(tài)條件下的電感負(fù)載（電動機(jī)，變壓器等）非線性負(fù)載：如果一個負(fù)載引導(dǎo)的電流與電源電壓沒有相同的波形，則它被稱為是“非線性的”。這樣的電流有高諧波分量。諧波頻譜取決于負(fù)載的類型。例如開關(guān)電源，整流電源，變壓器UIUI線性及非線性負(fù)載諧波的次數(shù)及頻譜次數(shù)：諧波次數(shù)定義為諧波頻率等于基波頻率的倍數(shù)。例：對于50Hz的基波，第5次諧波的頻率是5x50=250Hz。

頻譜：

信號的頻譜是作為不同的諧波各自頻率的功能顯示它們的振幅的圖。

作為基波的％的諧波頻譜050100非正弦周期信號的rms值是：H1=基波分量H2，…，Hn＝諧波分量縮寫詞rms代表均方根。例：

計算由單相負(fù)載（例如個人電腦）引導(dǎo)的rms電流：

Ifund.=56.2A;Ih3=27.2A;Ih5=2.7A;Ih7=9.2A;Ih9=7.8A.Rms（均方根）值總諧波畸變（THD）：諧波的rms值與基波的rms值的比率（CIGRE定義）THDHHHnH%...=x+++100231222單個諧波百分比：這是“n”諧波的rms值與基波的rms值的比率HnHHDn%=1x100諧波畸變nn諧波源設(shè)備變速傳動裝置晶閘管控制設(shè)備固定式換流器（UPS不間斷電源）電弧爐電焊機(jī)大建筑物中的照明飽和電抗器（變壓器）-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5圖（無電抗器）Ce1e2e3MiIIs3相負(fù)載產(chǎn)生5，7，11，13的高諧波電流電流是不穩(wěn)定的

諧波電流是S=23KVATHDI=124%諧波頻譜81%H5,74%H7,42%H11,...H11H13H17H19H21H23050100H1H5H7變速傳動裝置nnn020406080100H1H5H7H11H13H17H19S=122KVATHDI=30%諧波電流是圖L1ZCL2L3e1e2e3iIIs

諧波頻譜28%H5,5%H7,6%H11,...3相負(fù)載控制Gratz（格拉茨）橋產(chǎn)生5，7，11，13，…的諧波電流整流器/充電器nnn

諧波頻譜

56%H3,9%H5,9%H7H11H13H15020406080100H1H3H5H7H9諧波電流是Is=341ATHDI=58%單相負(fù)載有高諧波含量的電流持續(xù)在20到50周期之間！電焊機(jī)nnH11020406080100H1H3H5H7H9諧波電流是

S=22KVATHDI=53%

諧波頻譜51%H3,11%H5,8%H9...

圖PhNFLIs

單相負(fù)載諧波的電容阻抗照明（熒光燈…）諧波效應(yīng)短期效應(yīng)長期效應(yīng)生成器上的干擾負(fù)載上的干擾短期效應(yīng)諧波電壓可以影響電子系統(tǒng)中使用的控制器（晶體閘流管，plc（可編程邏輯控制器）等）導(dǎo)致電磁類儀表錯誤音頻控制接收器（例如繼電器）可以被電壓諧波畸變干擾振動及噪聲通信及控制電路上的干擾長期效應(yīng)（熱）電容器發(fā)熱由如下引起：導(dǎo)電性電介質(zhì)滯后由于機(jī)器及變壓器中的額外損耗引起的發(fā)熱定子及轉(zhuǎn)子損耗由于趨膚效應(yīng)而引起的額外變壓器損耗電纜及設(shè)備的發(fā)熱對電力設(shè)備的干擾變壓器：有功損耗增加鐵損耗增加（滯后）電壓THD的增加旋轉(zhuǎn)機(jī)器：定子損耗的增加鐵損耗的增加（滯后）脈動的機(jī)械扭矩造成效率降低，振動及噪聲電壓THD的增加對電力設(shè)備的干擾電纜：電纜發(fā)熱由于趨膚效應(yīng)引起損耗在絕緣中的電介質(zhì)損耗增加感應(yīng)電動機(jī)：鐵損耗及有功損耗增加脈動的機(jī)械扭矩造成效率降低，振動及電動機(jī)的發(fā)熱電容器：電容器的阻抗隨頻率的增加而減少，諧波電流通過導(dǎo)致?lián)舸┯捎陔姼卸鸬墓舱耧L(fēng)險發(fā)熱及故障f(Hz)0電容器阻抗的頻率特性?z?(W)諧波對電容器的影響無電容器的電網(wǎng)：電網(wǎng)的頻率阻抗為線性諧波電流傳輸?shù)阶儔浩鲀H有一小部分諧波施加在負(fù)載側(cè)有電容器的電網(wǎng)：電容器不產(chǎn)生諧波電容器可以放大電網(wǎng)中的諧波諧波對電容器的影響（1）無電容器的電網(wǎng)HV~=~=MTransformer

（變壓器）HV/LVharmonicsgenerators（諧波生成器）

(Gh)Iharmonics諧波對電容器的影響（2）電網(wǎng)安裝有電容器HV~=~=Transformer（變壓器）HV/LVharmonicsgenerators（諧波發(fā)生器）

(Gh)capacitorbanks（電容器組）IharmonicsM解決方案使用有源諧波濾波器（AHF）使用無源諧波濾波器（PHF）使用混合諧波濾波器（AHF+PHF）使用有源諧波濾波器（AHF）注入的諧波電流根據(jù)負(fù)載電流中的諧波分量而改變。AHF永遠(yuǎn)不會過載。AHF永遠(yuǎn)不會自己引起系統(tǒng)共振。在以后增加非線性負(fù)載時，容易擴(kuò)展。價格較高CT（電流互感器）的位置及注入點應(yīng)被仔細(xì)選擇。否則，它可能會影響到AHF的性能，或者更糟，將增加整個諧波電流。缺點優(yōu)點

注意無源濾波器（PHF）技術(shù)成熟使用可靠價格低在諧波源增加后有過載的風(fēng)險對于LC類型，調(diào)諧的頻率可能會由于組件的溫度及損壞而漂移（例如電容器）在以后增加非線性負(fù)載時很難擴(kuò)展濾波器容量對于LC類型的PHF，具有共振特性。不要在同一個母線上連接幾個調(diào)諧到相同頻率的濾波器不要在同一個母線上同時連接無源濾波器和補(bǔ)償電容器組缺點優(yōu)點

注意混合諧波濾波器（AHF+PHF）從經(jīng)濟(jì)的角度看，一個介于AHF和PHF之間的折衷的解決方案。與PHF相同與AHF和PHF相同缺點優(yōu)點

注意等效電路線性負(fù)載非線性負(fù)載有如下的非線性負(fù)載

有源諧波濾波器（AHF）無源諧波濾波器（PHF）混合濾波器（AHF+PHF）線性負(fù)載系統(tǒng)MHVTransformer（變壓器）HV/LVLinearload（線性負(fù)載）(I1)線性負(fù)載系統(tǒng)V1I1V

1Transformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負(fù)載）EViVIL非線性負(fù)載系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負(fù)載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負(fù)載）(I1+…+I5+I7+…+In)非線性負(fù)載系統(tǒng)V1I1+I5+I7V1+V5+V7Non-linearLoads（非線性負(fù)載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負(fù)載）EViVILI1+I5+I7有AHF的非線性負(fù)載系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負(fù)載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負(fù)載）(I1+…+I5+I7+…+In)Activeharmonicfilters（有源諧波濾波器）IAHFActiveHarmonicFilter（有源諧波濾波器）有AHF的非線性負(fù)載系統(tǒng)V1I1I1+I5+I7V1Non-linearLoads（非線性負(fù)載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負(fù)載）EViVILI5+I7V1有PHF的非線性負(fù)載系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負(fù)載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負(fù)載）(I1+…+I5+I7+…+In)Passiveharmonicfilters（無源諧波濾波器）57有PHF的非線性負(fù)載系統(tǒng)V1I1I1+I5+I7Non-linearLoads（非線性負(fù)載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負(fù)載）EViVILI5+I7V1IPHFPassiveHarmonicFilter（無源諧波濾波器）LCFilter3rd5thV1+Vothers有AHF+PHF的非線性負(fù)載系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負(fù)載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負(fù)載）(I1+…+I5+I7+…+In)Activeharmonicfilters（有源濾波器）Passiveharmonicfilters（無源濾波器）57有AHF+PHF的非線性負(fù)載系統(tǒng)I5+I7V1I1I1+I5