電網諧波課件

電網諧波電網諧波諧波源，非線性及線性負載諧波次數(shù)及頻譜RMS（均方根）值諧波畸變諧波源設備諧波源例子諧波效應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：

諧波是由非線性負載產生

-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)諧波源線性負載：如果一個負載引導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。這樣的負載的例子：電熱器中的電阻器，穩(wěn)態(tài)條件下的電感負載（電動機，變壓器等）非線性負載：如果一個負載引導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。諧波頻譜取決于負載的類型。例如開關電源，整流電源，變壓器UIUI線性及非線性負載諧波的次數(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：

計算由單相負載（例如個人電腦）引導的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諧波源設備變速傳動裝置晶閘管控制設備固定式換流器（UPS不間斷電源）電弧爐電焊機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相負載產生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相負載控制Gratz（格拉茨）橋產生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%單相負載有高諧波含量的電流持續(xù)在20到50周期之間！電焊機nnH11020406080100H1H3H5H7H9諧波電流是

S=22KVATHDI=53%

諧波頻譜51%H3,11%H5,8%H9...

圖PhNFLIs

單相負載諧波的電容阻抗照明（熒光燈…）諧波效應短期效應長期效應生成器上的干擾負載上的干擾短期效應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（熱）電容器發(fā)熱由如下引起：導電性電介質滯后由于機器及變壓器中的額外損耗引起的發(fā)熱定子及轉子損耗由于趨膚效應而引起的額外變壓器損耗電纜及設備的發(fā)熱對電力設備的干擾變壓器：有功損耗增加鐵損耗增加（滯后）電壓THD的增加旋轉機器：定子損耗的增加鐵損耗的增加（滯后）脈動的機械扭矩造成效率降低，振動及噪聲電壓THD的增加對電力設備的干擾電纜：電纜發(fā)熱由于趨膚效應引起損耗在絕緣中的電介質損耗增加感應電動機：鐵損耗及有功損耗增加脈動的機械扭矩造成效率降低，振動及電動機的發(fā)熱電容器：電容器的阻抗隨頻率的增加而減少，諧波電流通過導致?lián)舸┯捎陔姼卸鸬墓舱耧L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：電網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載側有電容器的電網：電容器不產生諧波電容器可以放大電網中的諧波諧波對電容器的影響（1）無電容器的電網HV~=~=MTransformer

（變壓器）HV/LVharmonicsgenerators（諧波生成器）

(Gh)Iharmonics諧波三對電三容器三的影三響（2）電網三安裝三有電三容器HV~=~=Tr三an三sf三or三me三r（變三壓器三）HV三/三L三Vha三rm三on三ic三s三ge三ne三ra三to三rs（諧三波發(fā)三生器三）(Gh)ca三pa三ci三to三r三ba三nk三s（電三容器三組）Iha三rm三on三ic三sM解決三方案使用三有源三諧波三濾波三器（AH三F）使用三無源三諧波三濾波三器（PH三F）使用三混合三諧波三濾波三器（AH三F+三PH三F）使用三有源三諧波三濾波三器（AH三F）注入三的諧三波電三流根三據(jù)負三載電三流中三的諧三波分三量而三改變三。AH三F永遠三不會三過載三。AH三F永遠三不會三自己三引起三系統(tǒng)三共振三。在以三后增三加非三線性三負載三時，三容易三擴展三。價格三較高CT（電三流互三感器三）的三位置三及注三入點三應被三仔細三選擇三。否三則，三它可三能會三影響三到AH三F的性三能，三或者三更糟三，將三增加三整個三諧波三電流三。缺點優(yōu)點注意無源三濾波三器（PH三F）技術三成熟使用三可靠價格三低在諧三波源三增加三后有三過載三的風三險對于LC類型三，調三諧的三頻率三可能三會由三于組三件的三溫度三及損三壞而三漂移三（例三如電三容器三）在以三后增三加非三線性三負載三時很三難擴三展濾三波器三容量對于LC類型三的PH三F，具三有共三振特三性。不要三在同三一個三母線三上連三接幾三個調三諧到三相同三頻率三的濾三波器不要三在同三一個三母線三上同三時連三接無三源濾三波器三和補三償電三容器三組缺點優(yōu)點注意混合三諧波三濾波三器（AH三F+三PH三F）從經三濟的三角度三看，三一個三介于AH三F和PH三F之間三的折三衷的三解決三方案三。與PH三F相同與AH三F和PH三F相同缺點優(yōu)點注意等效三電路線性三負載非線三性負三載有如三下的三非線三性負三載有源三諧波三濾波三器（AH三F）無源三諧波三濾波三器（PH三F）混合三濾波三器（AH三F+三PH三F）線性三負載三系統(tǒng)MHVTransformer（變壓器）HV/LVLinearload（線性負載）(I1)線性三負載三系統(tǒng)V1I1V1Transformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVIL非線三性負三載系三統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負載）(I1+…+I5+I7+…+In)非線三性負三載系三統(tǒng)V1I1+I5+I7V1+V5+V7Non-linearLoads（非線性負載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVILI1+I5+I7有AH三F的非三線性三負載三系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負載）(I1+…+I5+I7+…+In)Activeharmonicfilters（有源諧波濾波器）IAHFActiveHarmonicFilter（有源諧波濾波器）有AH三F的非三線性三負載三系統(tǒng)V1I1I1+I5+I7V1Non-linearLoads（非線性負載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVILI5+I7V1有PH三F的非三線性三負載三系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負載）(I1+…+I5+I7+…+In)Passiveharmonicfilters（無源諧波濾波器）57有PH三F的非三線性三負載三系統(tǒng)V1I1I1+I5+I7Non-linearLoads（非線性負載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVILI5+I7V1IPHFPassiveHarmonicFilter（無源諧波濾波器）LCFilter3rd5thV1+Vothers有AH三F+三PH三F的非三線性三負載三系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負載）(I1+…+I5+I7+…+In)Activeharmonicfilters（有源濾波器）Passiveharmonicfilters（無源濾波器）57有AH三F+三PH三F的非三線性