諧波處理技術(shù)資料課件

中心機(jī)房的諧波處理技術(shù)

中心機(jī)房的諧波處理技術(shù)

引言諧波的危害諧波的特性諧波的表示方式諧波的定義與計(jì)算不同類型設(shè)備的諧波特征機(jī)房諧波源——整流電路諧波的理論分析中心機(jī)房的諧波抑制電容諧振的案例分析節(jié)能減排數(shù)據(jù)分析與經(jīng)驗(yàn)體會(huì)目錄引言目錄1、引言近年來(lái)諧波所造成的危害日趨嚴(yán)重，對(duì)發(fā)、輸、供、用電設(shè)備都造成了嚴(yán)重影響，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行故障、維修工作量增加及增耗電費(fèi)，甚至引發(fā)火災(zāi)事故等。保證電能質(zhì)量，以使用戶安全、正常用電是電力部門(mén)的職責(zé)。但電能質(zhì)量和一般產(chǎn)品質(zhì)量不同之處在于它不完全取決于電力生產(chǎn)企業(yè)，有的質(zhì)量指標(biāo)（例如：諧波、電壓波動(dòng)和閃變，三相電壓不平衡度）主要由用戶負(fù)荷的干擾所致。因此電能質(zhì)量的保證，需要供用電雙方共同努力，共同承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。計(jì)算母線諧波電壓、支路諧波電流、電壓和電流總諧波畸變率（THD），以及找出其諧振的條件是諧波研究和處理的基本途徑。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，大功率可控硅SCR、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管GTO、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET、電力晶體管GTR、IGBT等技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，大量非線性負(fù)荷的增加，使得電力系統(tǒng)波形嚴(yán)重畸變，這便是諧波。諧波最早發(fā)現(xiàn)在20世紀(jì)20年代，50年代以來(lái)，非線性負(fù)載引起的諧波問(wèn)題日益受到關(guān)注。1、引言近年來(lái)諧波所造成的危害日趨嚴(yán)重，對(duì)發(fā)、輸、1.1、諧波的基本定義所謂的諧波是指供電系統(tǒng)中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱為諧波次數(shù)。通俗的將分解后的諧波稱為n次諧波，此處的n即是諧波次數(shù)。一般指從2次到50次范圍，如5次諧波電壓（電流）的頻率是250赫茲，7次諧波電壓（電流）的頻率是350赫茲；超過(guò)13次的諧波稱高次諧波。51.1、諧波的基本定義所謂的諧波是指供電系統(tǒng)中所含有的頻率為2、諧波干擾的危害對(duì)發(fā)電設(shè)備的危害：諧波干擾增大發(fā)電機(jī)的損耗，產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，降低了機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換的效率；諧波在線圈繞組和轉(zhuǎn)子阻尼線圈中產(chǎn)生額外的損耗，產(chǎn)生振動(dòng)和發(fā)出異常的噪音。發(fā)電機(jī)中THDI必須小于等于20%，否則發(fā)電機(jī)的功率也必須進(jìn)行折算；

對(duì)輸電設(shè)備的危害：損耗增加（趨膚效應(yīng)）、引發(fā)諧振（線路電感、對(duì)地電容）、中線電流增大、影響線路的穩(wěn)定運(yùn)行（繼電保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)）；對(duì)供電設(shè)備的危害：損害電容、變壓器降容（銅損、渦流損耗與導(dǎo)體外部因漏磁通引起的雜散損耗）、降低可靠性、影響電力測(cè)量的準(zhǔn)確性；對(duì)用電設(shè)備的危害：視在功率增大、干擾敏感性的電子設(shè)備；對(duì)人體的危害：人體細(xì)胞在受到刺激興奮時(shí)，細(xì)胞膜靜息電位會(huì)發(fā)生快速電波動(dòng)或可逆翻轉(zhuǎn)，其頻率如果與諧波頻率相接近，電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會(huì)直接影響人的腦磁場(chǎng)與心磁場(chǎng)，引起不適，甚至誘發(fā)疾病，危害人體健康；能源的浪費(fèi)：諧波的存在可增大視在功率、降低功率因數(shù)，大量浪費(fèi)電能；662、諧波干擾的危害對(duì)發(fā)電設(shè)備的危害：諧波干擾增大發(fā)電機(jī)的損2.1、諧波危害列表受影響設(shè)備影響的內(nèi)容電動(dòng)機(jī)主要是引起轉(zhuǎn)子表面局部過(guò)熱；也能引起定子零件過(guò)熱，常需降低輸出功率；引起振動(dòng)等變壓器引起繞組、外層硅鋼片、外殼、金屬緊固件的發(fā)熱，降低輸出功率；還會(huì)引起噪音和振動(dòng)?？照{(diào)設(shè)備控制失常，制冷、加濕失效，控制精度降低等。電容器增加介質(zhì)的局部放電和熱老化；還會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)，串并聯(lián)諧振，嚴(yán)重時(shí)可引起爆炸。電纜增加浸漬絕緣局部放電和溫升，縮短壽命，增加短路幾率，嚴(yán)重時(shí)造成斷電或火災(zāi)。消弧線圈延遲或阻礙消弧作用。斷路器降低遮斷能力，延緩甚至阻礙熄弧，有時(shí)損壞斷路器。避雷器涌流延長(zhǎng)其放電時(shí)間，可能導(dǎo)致?lián)p壞。換流裝置使燃弧間隔不勻，個(gè)別不能運(yùn)行。電壓互感器可能引發(fā)參數(shù)諧振而損壞。電力系統(tǒng)損耗增大，降低安全。遙控傳輸?shù)纫饠?shù)據(jù)丟失、誤顯示、誤動(dòng)、誤傳、元件損壞等。電能表增加誤差，增大供電線損率。自動(dòng)裝置、集成線路板導(dǎo)致誤判斷、誤動(dòng)、誤控制等。繼電保護(hù)引起誤啟動(dòng)、誤跳閘、拒動(dòng)、損壞，引起事故或擴(kuò)大停電事故。通信系統(tǒng)主要引起電話雜音，有時(shí)出現(xiàn)過(guò)電壓。其他表計(jì)增加誤差，造成基波值大于實(shí)際的錯(cuò)覺(jué)。2.1、諧波危害列表受影響設(shè)備影響的內(nèi)容電動(dòng)機(jī)主要是引起轉(zhuǎn)子3、電力系統(tǒng)諧波的特性1、對(duì)稱性：

奇對(duì)稱性：f（-t）=-f（t），展開(kāi)為傅立葉級(jí)數(shù)式?jīng)]有余弦項(xiàng)；

偶對(duì)稱性：

f（-t）=f（t），展開(kāi)為傅立葉級(jí)數(shù)式?jīng)]有正弦項(xiàng)而只有余弦項(xiàng)；

半對(duì)稱性：f(t+T/2)=-f（t），沒(méi)有直流分量且偶次諧波被抵消，故忽略偶次諧波。2、相序性：在一個(gè)平衡的三相系統(tǒng)中，單頻諧波分量是完全正序的，或完全負(fù)序的，或完全零序的；3、獨(dú)立性：平衡電力系統(tǒng)中的線性網(wǎng)絡(luò)對(duì)不同諧波的響應(yīng)是相互獨(dú)立的，這性質(zhì)使得我們可以將各次諧波分別處理；即：對(duì)各次諧波分別建立等效電路并求解電流和電壓。103、電力系統(tǒng)諧波的特性1、對(duì)稱性：104、諧波的表示方法

傅立葉級(jí)數(shù)是研究和分析諧波畸變的有效方法，通過(guò)傅立葉分解能夠?qū)儾ㄐ蔚母鞣N分量進(jìn)行檢查，任何周期波形都可被展開(kāi)為傅立葉級(jí)數(shù)，即：f(t):頻率為f0的周期函數(shù)，角頻率ω0=2πf0，周期T=1/f0=2π/ω0;C1sin(ω0t+ф1):基波分量；Cksin(kω0t+фk):第k次諧波。幅值為CK,頻率為kω0,初始相位為фk4、諧波的表示方法傅立葉級(jí)數(shù)是研5、諧波的參數(shù)定義與計(jì)算在電力生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換和使用的各個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)產(chǎn)生諧波。只有準(zhǔn)確分析了諧波干擾產(chǎn)生的機(jī)理，才能有針對(duì)性地提出有效的治理方法；諧波的基本特征參數(shù)：按照傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)時(shí)，各次諧波電流都是正弦波，IH1

為基波成份(50Hz或60Hz)；IHk為諧波成份，其中k為諧波次數(shù)(50Hz或60Hz的k倍)?？傠娏?壓）諧波失真度THDI（U)：h1h3h5h7IeIcr

Harmonicdistortion5、諧波的參數(shù)定義與計(jì)算在電力生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換和使用的各個(gè)環(huán)5.1、諧波功率及其公式定義有功功率：p(t)=v(t)×i(t)無(wú)功功率：視在功率:畸變功率：D2=S2-(P2+Q2)

功率因數(shù)：Pf=P/S

5.1、諧波功率及其公式定義有功功率：p(t)=v(t)×5.2、舉例例：三相整流器輸入電流（如圖），其諧波頻譜為：Ih5=33%、Ih7=2.7%、Ih11=7.3%、Ih13=1.6%、Ih17=2.6%、Ih19=1.1%、Ih23=1.5%、Ih25=1.3%，計(jì)算THDI%：

：電流的有效值比基波電流的有效值增大了5.6%，即比沒(méi)有諧波時(shí)的額定電流增大5.6%，這將在導(dǎo)體中造成溫度升高

85.2、舉例例：三相整流器輸入電流（如圖），其諧波頻譜為：I5.3、峰值因數(shù)峰值因數(shù)(CrestFactor)：定義為峰值（最大幅值）與有效值的比率，用來(lái)表示信號(hào)(電流或電壓)形狀的特征：線性負(fù)載的典型峰值因數(shù)是1.414，六脈沖整流器的典型峰值因數(shù)從1.5到2，小型計(jì)算機(jī)的典型峰值因數(shù)從2到2.5，微機(jī)的典型峰值因數(shù)從2到3。峰值因數(shù)對(duì)UPS容量有一定影響，舉例分析如下：

例如：對(duì)于200KVAUPS，其額定電流In=303A，若其峰值因數(shù)Cf=3:1，

則：UPS可承受峰值電流為303Ax3=909A

假設(shè)：負(fù)載峰值因數(shù)為3.5:1，則：UPS對(duì)于該負(fù)載所提供的電流有效值為：

909A/3.5=259.7A即:UPS的使用容量為259.7Ax220Vx3=171.4KVA75.3、峰值因數(shù)峰值因數(shù)(CrestFactor)：定義為5.4、諧振串聯(lián)諧振：發(fā)生在容性電抗和感性電抗相等的串聯(lián)RLC電路中，發(fā)生時(shí)，電路的阻抗很小，較小的激勵(lì)電壓就能產(chǎn)生巨大的電流。并聯(lián)諧振：發(fā)生在具有感性電抗和容性電抗相等的并聯(lián)RLC電路中，發(fā)生時(shí)，電路的導(dǎo)納很小，較小的激勵(lì)電流就能產(chǎn)生巨大的電壓。串并聯(lián)諧振發(fā)生的條件：XLC=ωr*L=XCr=1/ωr*C諧振的角頻率為：ωr*L=1/(LC)?諧振的次數(shù)為：hr=(XC/XL)?5.4、諧振串聯(lián)諧振：發(fā)生在容性電抗和感性電抗相6.1、發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)由于三相繞組在制作上很難做到絕對(duì)對(duì)稱，鐵芯也很難做到絕對(duì)均勻一致及其他一些原因，發(fā)電機(jī)多少也會(huì)產(chǎn)生一些諧波，但一般來(lái)說(shuō)很少。而且，當(dāng)對(duì)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和接線采取一些措施后，可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)供給的是具有基波頻率的正弦波形的電壓。6.2、輸配電系統(tǒng)輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波，由于變壓器鐵芯的飽和，磁化曲線的非線性，加上設(shè)計(jì)變壓器時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵芯的飽和程度有關(guān)。鐵芯的飽和程度越高，變壓器工作點(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn)，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達(dá)額定電流的0.5%。6、不同類型設(shè)備的諧波特征6.1、發(fā)電機(jī)6、不同類型設(shè)備的諧波特征6.3、用電設(shè)備

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)中非線性負(fù)載呈逐漸增加的趨勢(shì)，非線性負(fù)載在工作時(shí)向市電反饋高次諧波，導(dǎo)致供電系統(tǒng)的電壓、電流波形畸變，進(jìn)而導(dǎo)致與電網(wǎng)相聯(lián)的其它負(fù)載產(chǎn)生更多的諧波電流，電壓畸變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值。整流器、充電器、開(kāi)關(guān)電源、調(diào)光器、變頻調(diào)速器、計(jì)算機(jī)、熒光燈等等都是非線性負(fù)載，見(jiàn)各典型圖開(kāi)關(guān)電源變頻調(diào)速器充電器熒光燈6、不同類型設(shè)備的諧波特征6.3、用電設(shè)備開(kāi)關(guān)電源變頻調(diào)速器充電器熒光燈6、不同6、不同類型設(shè)備的諧波特征6.4、變流設(shè)備:

整流器、逆變器、變頻器等各種電力變流設(shè)備采用移相控制，從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大量的諧波，電網(wǎng)還必須向這類負(fù)荷產(chǎn)生的諧波提供額外的電能。如果整流裝置為單相整流電路，在接感性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達(dá)基波的30%；接容性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器，變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流；如果是12脈沖整流器，也還有11次及以上奇次諧波電流。附幾種典型的整流電路和諧波電流示意圖開(kāi)關(guān)電源負(fù)載整流充電器變頻調(diào)速器UPS整流器6、不同類型設(shè)備的諧波特征6.4、變流設(shè)備:開(kāi)關(guān)電源負(fù)

7.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)

1.諧波：可分解為傅里葉級(jí)數(shù)基波（fundamental）——在傅里葉級(jí)數(shù)中，頻率與工頻相同的分量諧波——頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量

7、整流電路產(chǎn)生諧波的理論分析

IITypicalSwitchModePowerSupplyUh540%諧波量:UIh725%h915%h1110%諧波次數(shù)——諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比n次諧波電流含有率以HRIn（HarmonicRatioforIn）表示為：電流諧波總畸變率THDi（TotalHarmonicdistortion）定義為：

2.單相整流的諧波

7.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)

1.諧波：可分解為傅7.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)3、功率因數(shù)——正弦電路中的情況：電路的有功功率就是其平均功率；視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI無(wú)功功率定義為：Q=UI

sinj功率因數(shù)l定義為有功功率P和視在功率S的比值：

此時(shí)無(wú)功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān)系：功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差j決定的：l=cos

j7.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)3、功率因數(shù)——正弦電路中的7.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)3、功率因數(shù)——非正弦電路中的情況有功功率、視在功率、功率因數(shù)的定義均和正弦電路相同，功率因數(shù)仍由l=cos

j定義。公用電網(wǎng)中，通常電壓的波形畸變很小，而電流波形的畸變可能很大。因此，不考慮電壓畸變，研究電壓波形為正弦波、電流波形為非正弦波（合成波）的情況有很大的實(shí)際意義。設(shè)正弦波電壓有效值為U，畸變電流有效值為I，基波電流有效值及與電壓的相位差分別為I1和j1。這時(shí)有功功率為：P=UI1

cosj1功率因數(shù)為：

7.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)3、功率因數(shù)——非正弦電路中7.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)4、基波因數(shù)——n=I1/I，即基波電流有效值和總電流有效值之比5、位移因數(shù)（基波功率因數(shù)）——cosj1非正弦電路的無(wú)功功率定義很多，但尚無(wú)被廣泛接受的科學(xué)而權(quán)威的定義，一般情況下的引申公式：，這樣定義的無(wú)功功率Q反映了能量的流動(dòng)和交換；6、諧波功率：上式目前被較廣泛的接受用于定義無(wú)功的表達(dá)式，但該定義對(duì)無(wú)功功率的描述很粗糙。為準(zhǔn)確描述，也可根據(jù)相關(guān)公式定義的無(wú)功功率，其諧波功率采用符號(hào)Qf，忽略電壓中的諧波時(shí)有：Qf=UI1

sinj

1

；在非正弦情況下，S2≠P2+D2，因此引入畸變功率D，使得：

S2=P2+Qf2+D2，Q2=Qf2+D27.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)4、基波因數(shù)——n=I1

7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析

1-1.單相橋式全控整流電路忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，帶阻感負(fù)載，直流電感L為足夠大（電流i2的波形見(jiàn)圖）變壓器二次側(cè)電流諧波分析：電流中僅含奇次諧波，各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)（n=1,3,5…）；

7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析

1-1.7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析1-2、

功率因數(shù)計(jì)算基波電流有效值：

i2的有效值I=Id，則：電流基波與電壓的相位差等于控制角

，

故位移因數(shù)為：功率因數(shù)為：

7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析1-2、功率7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析2-1.三相橋式全控整流電路及波形在阻感負(fù)載下，忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，直流電感L為足夠大，以

=30

為例，交流側(cè)電壓和電流波形如圖ua和ia波形所示。此時(shí)，電流為正負(fù)半周各120

的方波，其有效值與直流電流的關(guān)系為：7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析2-1.三7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析2-2、

變壓器二次側(cè)電流諧波分析：2-3、電流基波和各次諧波有效值分別為：電流中僅含6k

1（k為正整數(shù)）次諧波各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)97.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析2-2、變壓7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析2-4、功率因數(shù)計(jì)算由相關(guān)公式可得基波因數(shù)為：

電流基波與電壓的相位差為

，則位移因數(shù)為：

功率因數(shù)為：

7.2阻感負(fù)載下整流電路諧波和功率因數(shù)分析2-4、功率因

7.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和

功率因數(shù)分析

單相橋式不可控整流電路單相不可控整流電路采用感容濾波，典型的交流側(cè)電流波形如右圖所示。

電容濾波的單相不可控整流電路交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律：（1）諧波次數(shù)為奇次；（2）諧波次數(shù)越高，諧波幅值越??；（3）與帶阻感負(fù)載的單相全控橋整流電路相比，諧波與基波的關(guān)系是不固定的，wRC越大，則諧波越大，而基波越小。這是因?yàn)椋瑆RC越大，意味著負(fù)載越輕，二極管的導(dǎo)通角越小，則交流側(cè)電流波形的底部就越窄，波形畸變也越嚴(yán)重。（4）越大，則諧波越小，這是因?yàn)榇?lián)電感L抑制沖擊電流從而抑制了交流電流的畸變。

7.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和

7.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和

功率因數(shù)分析

2、關(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下：（1）通常位移因數(shù)是滯后的，并且隨負(fù)載加重（wRC減?。蟮慕嵌仍龃?，隨濾波電感加大滯后的角度也增大。（2）由于諧波的大小受負(fù)載大?。╳RC）的影響，隨wRC增大，諧波增大，而基波減小，也就使基波因數(shù)減小，使得總的功率因數(shù)降低。同時(shí)，諧波受濾波電感的影響，濾波電感越大，諧波越小，基波因數(shù)越大，總功率因數(shù)越大。3.三相橋式不可控整流電路實(shí)際應(yīng)用的電容濾波三相不可控整流電路中通常有濾波電感。7.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和

7.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和

功率因數(shù)分析交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律：（1）諧波次數(shù)為6k±1次，k=1，2，3…；（2）諧波次數(shù)越高，諧波幅值越??；（3）諧波與基波的關(guān)系是不固定的，負(fù)載越輕（wRC越大），則諧波越大，基波越??；濾波電感越大（W*(LC)1/2

越大），則諧波越小，而基波越大。關(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下：（1）位移因數(shù)通常是滯后的，但與單相時(shí)相比，位移因數(shù)更接近1；（2）隨負(fù)載加重（wRC的減?。?，總的功率因數(shù)提高；同時(shí)，隨濾波電感加大，總功率因數(shù)也提高。7.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和

功

7.4整流輸出電壓和電流的諧波分析

1、整流電路的輸出電壓中主要成分為直流，同時(shí)包含各種頻率的諧波，這些諧波對(duì)于負(fù)載的工作是不利的。右圖

a=0

時(shí)，m脈波整流電路的電壓波形

=0

時(shí)，m脈波整流電路的整流電壓和整流電流的諧波分析將縱坐標(biāo)選在整流電壓的峰值處，則在-p/m~p/m區(qū)間，整流電壓的表達(dá)式為：Udo=√2*U2*COSwt對(duì)該整流輸出電壓進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，得出：(式中，k=1，2，3…)；且：

7.4整流輸出電壓和電流的諧波分析

1、整流電路的輸出

7.4整流輸出電壓和電流的諧波分析

2、為了描述整流電壓ud0中所含諧波的總體情況，定義諧波分量有效值UR與整流電壓平均值Ud0之比為：則m23612∞gu（%）48.218.274.180.9940不同脈波數(shù)m時(shí)的電壓紋波因數(shù)值。

7.4整流輸出電壓和電流的諧波分析

2、為了描述整流7.4整流輸出電壓和電流的諧波分析負(fù)載電流的傅里葉級(jí)數(shù)可由整流電壓的傅里葉級(jí)數(shù)求得：當(dāng)負(fù)載為R、L和反電動(dòng)勢(shì)E串聯(lián)時(shí)，上式中：n次諧波電流的幅值dn為：n次諧波電流的滯后角為：7.4整流輸出電壓和電流的諧波分析負(fù)載電流的傅里葉級(jí)數(shù)

7.4整流輸出電壓和電流的諧波分析

=0

時(shí)整流電壓、電流中的諧波有如下規(guī)律：（1）m脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為mk（k=1，2，3...）次，即m的倍數(shù)次；整流電流的諧波由整流電壓諧波決定，也為mk次；（2）當(dāng)m一定時(shí)，隨諧波次數(shù)增大，諧波幅值迅速減小，表明最低次（m次）諧波是最主要的，其它次數(shù)的諧波相對(duì)較少；當(dāng)負(fù)載中有電感時(shí)，負(fù)載電流諧波幅值dn的減小更為迅速；（3）m增加時(shí)，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減小，電壓紋波因數(shù)迅速下降。

≠0

時(shí)的情況：波整流電壓諧波的一般表達(dá)式十分復(fù)雜，給出三相橋式整流電路的結(jié)果，說(shuō)明諧波電壓與

角的關(guān)系式為：以n為參變量，n次諧波幅值（取標(biāo)幺值）對(duì)

的關(guān)系如圖（三相全控橋電流連續(xù)時(shí)，以n為參變量的與

的關(guān)系）當(dāng)

從0

~90

變化時(shí)，ud的諧波幅值隨

增大而增大，

=90

時(shí)諧波幅值最大

從90

~180

之間電路工作于有源逆變工作狀態(tài)，ud的諧波幅值隨

增大而減小

7.4整流輸出電壓和電流的諧波分析

=0電力系統(tǒng)諧波分析計(jì)算

諧波分析用于研究諧波的狀況，目的在于檢測(cè)諧振點(diǎn)，計(jì)算諧波電流和電壓及其畸變水平。常用方法有：1、計(jì)算機(jī)程序諧波分析法：建立每一次諧波的母線導(dǎo)納矩陣(Y)獲取每一次諧波的母線阻抗(Z)在已知諧波電流源頻譜(I)的情況下，求得母線電壓(V)計(jì)算線路電流:I=V÷Z計(jì)算電壓和電流的畸變因數(shù)2、電子表格諧波分析法：通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)中不同元件的諧波阻抗來(lái)處理問(wèn)題。從某點(diǎn)上看出去，等效阻抗可以通過(guò)將串聯(lián)元件的阻抗相加或?qū)⒉⒙?lián)元件的導(dǎo)納相加來(lái)獲得，從而得到阻抗掃描圖，該圖描述了被研母線的驅(qū)動(dòng)阻抗模值與諧波次數(shù)或頻率的關(guān)系曲線，從中可檢測(cè)系統(tǒng)的諧振點(diǎn)。主要步驟有數(shù)據(jù)輸入和網(wǎng)絡(luò)分析（過(guò)程從略）電力系統(tǒng)諧波分析計(jì)算諧波分析用于8、中心機(jī)房的諧波抑制8.1、諧波抑制的意義和要求諧波問(wèn)題是關(guān)系到供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量的一個(gè)重要問(wèn)題，它不但與供電部門(mén)有關(guān)，還關(guān)系到運(yùn)營(yíng)企業(yè)的切身利益。當(dāng)今社會(huì)倡導(dǎo)“高效”和“節(jié)能”，除了提高產(chǎn)品的效率和推廣節(jié)能型產(chǎn)品外，在設(shè)備安裝和運(yùn)行中應(yīng)注重治理諧波干擾、消除電磁污染等手段降低損耗。隨著電力污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，各國(guó)紛紛出臺(tái)治理措施和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)生電力污染的設(shè)備提出明確的限制。諧波治理就是在諧波源處安裝濾波器，就近吸收諧波源產(chǎn)生的諧波電流，從而降低諧波電壓。國(guó)標(biāo)《電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波》(GB/T14549-1993)規(guī)定：

8、中心機(jī)房的諧波抑制8.1、諧波抑制的意義和要求8.2、抑制諧波的方法通常電壓諧波是由電流諧波產(chǎn)生的，有效地抑制電流諧波就會(huì)使電壓畸變達(dá)到要求的范圍,取得了提高電源品質(zhì)和節(jié)能的雙重效果。常用的抑制諧波方式如下：1、增大變壓器、線纜等電力系統(tǒng)的容量；2、改變變壓器的聯(lián)接方式；3、增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)；4、在線路中串入抗諧波電感器；5、采用LC調(diào)諧式濾波器（無(wú)源）；6、采用有源諧波處理器；7、IGBT整流技術(shù)的諧波；8.2、抑制諧波的方法通常電壓諧波是由電流諧波產(chǎn)生的，有效地8.3、改變變壓器的聯(lián)接方式這種方法僅抑制3次和3n次諧波，例如△型/Y型變壓器，如圖所示，三次諧波和3n次諧波在△繞組中形成環(huán)流，在輸入端消除3n次諧波。8.3、改變變壓器的聯(lián)接方式這種方法僅抑制3次和3n次諧波，8.4、增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)整流器在其交流側(cè)與直流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)分別為pk±1和pk(p為整流相數(shù)或脈動(dòng)數(shù)，k為正整數(shù))。當(dāng)脈動(dòng)數(shù)由p=6增加到p=12時(shí)，可以有效地消除幅值較大的低頻項(xiàng)，從而大大地降低了諧波電流的有效值。例如：下圖中12脈沖整流器，采用兩組6脈沖整流器經(jīng)30°移相后迭加，約為6脈沖整流器THDI（30％）的二分之一。THDiSn1/2Sn12P6P8.4、增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)整流器在其交流側(cè)與直流側(cè)產(chǎn)8.5、在線路中串入抗諧波電感器（無(wú)源）串電感主要適用于三次諧波的治理；例如：UPS之前采用串聯(lián)電抗器LF作為諧波抑制，其等效電路如下圖。電源和線路阻抗為L(zhǎng)s，e為理想電壓源，B點(diǎn)的電壓失真度THDU為D’，則A點(diǎn)的電壓失真度為D8.5、在線路中串入抗諧波電感器（無(wú)源）串電感主要適用于三次8.6、采用LC調(diào)諧式濾波器（無(wú)源）調(diào)諧式濾波器僅按諧波頻率選擇衰減次數(shù)，這是用電感元件和電容元件構(gòu)成的濾波器，對(duì)濾除高頻脈沖尖刺有一定的效果，但必須保證電感元件在強(qiáng)電流通過(guò)時(shí)，產(chǎn)生的壓降不能影響其它電氣設(shè)備的正常工作。簡(jiǎn)單的LC濾波器難以濾除頻率較低、幅值較大的畸變波。例如：UPS之前采用LC調(diào)諧式濾波器作為諧波抑制時(shí)，設(shè)電源和線路阻抗為L(zhǎng)s、濾波器的串聯(lián)電抗器為L(zhǎng)’F、電容為CP、并聯(lián)電抗器為L(zhǎng)P，即圖所示的等效電路,則輸入端的第n次諧波電流為：6pulseSCRrectifier+H5filter滿載時(shí)THDI:5-7%12pulseSCRrectifier+H11filter滿載時(shí)THDI:3-5%8.6、采用LC調(diào)諧式濾波器（無(wú)源）調(diào)諧式濾波器僅按諧波頻率8.7、采用有源諧波處理器隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，有源濾波補(bǔ)償技術(shù)日益成熟，并得到了廣泛應(yīng)用。較傳統(tǒng)的無(wú)源濾波補(bǔ)償系統(tǒng)，它具有功能多，適應(yīng)性好及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，隨著價(jià)格的不斷下降，應(yīng)用將日益普遍。原理圖如下：目前應(yīng)用的有源諧波調(diào)節(jié)器具有友好的用戶界面，通過(guò)對(duì)話窗進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置，真實(shí)地將用戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)反饋至有源諧波調(diào)節(jié)器中，讓其通過(guò)采樣拾取器實(shí)時(shí)捕捉諧波，全面有效地抑制電網(wǎng)中的諧波。該調(diào)節(jié)器還具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，可方便地將諧波信息與實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)通訊

線路連接的系統(tǒng)框圖有源諧波處理器的原理圖8.7、采用有源諧波處理器隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，有源濾波補(bǔ)8.8、IGBT整流技術(shù)的諧波絕緣柵雙極晶體管

（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT），采用IGBT整流技術(shù)的UPS其THDI僅有3%，在諧波抑制、可控性方面具有較大優(yōu)勢(shì)；IGBT的結(jié)構(gòu)和情況三端器件：柵極G、集電極C和發(fā)射極E

GTR（電力晶體管）和MOSFET（電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管）復(fù)合，結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性，一般應(yīng)用于小容量系統(tǒng)；

1986年投入市場(chǎng)后，取代了GTR和一部分MOSFET的市場(chǎng),中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件；

繼續(xù)提高電壓和電流容量，以期再取代GTO（門(mén)極可關(guān)斷晶體管）的地位；8.8、IGBT整流技術(shù)的諧波絕緣柵雙極晶體管8.9、IGBT的特性和參數(shù)特點(diǎn)IGBT的優(yōu)點(diǎn)：(1)

開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗小。在電壓1000V以上時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗只有GTR的1/10，與電力MOSFET相當(dāng)；(2)

相同電壓和電流定額時(shí)，安全工作區(qū)比GTR大，且具有耐脈沖電流沖擊能力(3)

通態(tài)壓降比MOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域；(4)

輸入阻抗高，輸入特性與MOSFET類似；(5)與MOSFET和GTR相比，耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)保持開(kāi)關(guān)頻率高的特點(diǎn)；IGBT整流相比傳統(tǒng)的晶閘管整流缺點(diǎn)：元件耐壓低，傳統(tǒng)晶閘管耐電網(wǎng)波動(dòng)可達(dá)2000V以上，而IGBT耐壓超過(guò)1000V時(shí)，穩(wěn)定性差。對(duì)于整流側(cè)的市電來(lái)講遠(yuǎn)比逆變側(cè)直流品質(zhì)要差得多；單元件容量小，對(duì)于400KVA-ups，需要多組IGBT器件并聯(lián)，而對(duì)于傳統(tǒng)的晶閘管來(lái)講一個(gè)即可，故障率要高于傳統(tǒng)型；IGBT控制線路復(fù)雜，元器件多，相對(duì)的故障率要高，穩(wěn)定性要差；8.9、IGBT的特性和參數(shù)特點(diǎn)IGBT的優(yōu)點(diǎn)：8.10-1、不同諧波抑制方式的比較改變變壓器的聯(lián)接方式、增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)、在線路中串入抗諧波電感器等方式都具有一定局限性，僅能濾除或改變部分性能，同時(shí)由于需要串入系統(tǒng)主回路，當(dāng)本身故障時(shí)易引起事故，所以機(jī)房的UPS回路中不建議采用；無(wú)源濾波裝置，吸收高次諧波，而所有濾波支路對(duì)基波呈現(xiàn)容性，滿足無(wú)功補(bǔ)償要求，不必另裝并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，這種方法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便。實(shí)際應(yīng)用中仍有局限性；有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是能做到適時(shí)補(bǔ)償，且不增加電網(wǎng)的容性元件，但造價(jià)較高；1、第一代有源濾波補(bǔ)償裝置采用模擬和數(shù)字邏輯電路進(jìn)行電流檢測(cè)和電流注入的工作原理，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流波形，濾除波形中的基波(50/60Hz)成分，將剩余部分的波形反向，通過(guò)控制IGBTs的觸發(fā)，將反向電流注入供電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)濾除諧波、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)波動(dòng)、抑制諧振、提高功率因數(shù)等功能；2、第二代有源濾波補(bǔ)償裝置采用DSP和IGBTs電子技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流諧波，將反向諧波電流注入供電系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)濾除諧波、提高功率因數(shù)等功能。8.10-1、不同諧波抑制方式的比較改變變壓器的聯(lián)接方式、增8.10-2、不同諧波處理方式的比較1、按標(biāo)準(zhǔn)分析：

綠底是IEC61000-3-4諧波標(biāo)準(zhǔn)的要求，紅字為不滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的部分，THM有源濾波器是唯一能全面滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的濾波器8.10-2、不同諧波處理方式的比較1、按標(biāo)準(zhǔn)分析：

綠底是8.10-2、不同諧波處理方式的比較輸入電流失真度諧波抑制方式輸入功率因數(shù)電氣隔離效率降低6脈沖整流器<33%--0.82否12脈沖整流器10--12%部分0.85是2--3%移相式濾波器3--10%部分0.9否1--2%LC無(wú)源濾波器<5%部分0.95否<1%LC補(bǔ)償式濾波器<5%部分0.9否<1%THM有源濾波器<4%各次>0.99否<1.5%2、按參數(shù)分析：3、按頻譜分析：8.10-2、不同諧波處理方式的比較輸入電流諧波輸入電氣效率8.10-2、不同諧波處理方式的比較4、按負(fù)載率分析：12脈沖整流器12脈沖+H11濾波器6脈沖

+LC濾波器有源濾波器0%5%10%15%20%15%33%66%Pn25%8.10-2、不同諧波處理方式的比較4、按負(fù)載率分析：128.11、有源諧波處理器的優(yōu)點(diǎn)：衰減性:諧波總電流失真度(THDI)衰減率>=10倍；安全性:并聯(lián)方式可保證對(duì)負(fù)載供電的連續(xù)性和安全性；節(jié)能性：可提高負(fù)載的輸入功率因數(shù)，降低負(fù)載從電網(wǎng)中耗用的電流有效值和視在功率，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能；凈化電源：改善電磁兼容性，減少設(shè)備間的傳導(dǎo)干擾，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性，消除對(duì)電網(wǎng)的污染；滿足標(biāo)準(zhǔn)：最大限度滿足IEC61000-3-4標(biāo)準(zhǔn)和通信標(biāo)準(zhǔn)（YD/T1095-2000

8.11、有源諧波處理器的優(yōu)點(diǎn)：衰減性:諧波總電流失真度(T10.抑制諧波干擾方法及效果對(duì)比方式優(yōu)缺點(diǎn)增大電力系統(tǒng)的供電容量和電纜、開(kāi)關(guān)等諧波沒(méi)有消除，且成本昂貴；變壓器以不同的方式聯(lián)接僅能限制3次和3n次諧波，且目前高低壓電網(wǎng)已定，不可改造；采用12脈沖整流、移相式濾波器僅能削減5次和7次諧波。效率低，損耗大；效果差，不滿足IEC61000-3-4標(biāo)準(zhǔn)；上電時(shí)有非常大的浪涌電流；抗諧波電感器（LC無(wú)源濾波）僅能有限度地降低諧波電流THDI，安全性差；調(diào)諧式濾波器（有源調(diào)諧+LC濾波）僅能按諧波頻率選擇衰減次數(shù)，安全性差；IGBT型整流和逆變小功率60KW以下較好，大功率時(shí)控制系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性待驗(yàn)證；THM型有源濾波器可有效消除諧波，安全系數(shù)高，并聯(lián)于電路回路，為首選方案；10.抑制諧波干擾方法及效果對(duì)比方式優(yōu)缺9、案例—電容器的并聯(lián)諧振（原況）

諧波處理設(shè)備運(yùn)行時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償電氣原理示意圖

9、案例—電容器的并聯(lián)諧振（原況）

諧波處理設(shè)備運(yùn)行時(shí)的無(wú)案例—電容器的并聯(lián)諧振等效原理圖案例—電容器的并聯(lián)諧振等效原理圖并聯(lián)諧振的參數(shù)分析在有諧波背景的系統(tǒng)中單獨(dú)使用電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，系統(tǒng)諧波或背景諧波將對(duì)補(bǔ)償電容器造成很大影響，如果滿足并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振條件，諧波電流將幾乎全部流入電容器組中使其過(guò)載。并聯(lián)諧振的參數(shù)分析在有諧波背景的系統(tǒng)中單獨(dú)使純電容補(bǔ)償時(shí)系統(tǒng)參數(shù)的容阻抗諧振圖表純電容補(bǔ)償時(shí)系統(tǒng)參數(shù)的容阻抗諧振圖表并聯(lián)諧振的改善方案在系統(tǒng)中的電容補(bǔ)償回路中串入電抗器，以抑制并聯(lián)諧振的發(fā)生。并聯(lián)諧振的改善方案在系統(tǒng)中的電容補(bǔ)償回路中串入電抗器，以抑制150ZHzZNETWORKFilterf(Hz)Z150XLXCLC3rdHarmonicZ(filtern)=X(Ln)+(-X(Cn))三次諧波濾波器(并聯(lián)式)諧波電流引起電容過(guò)流擊穿的抑制150ZHzZNETWORKFilterf(Hz)Z150諧波處理技術(shù)資料課件串電抗器后系統(tǒng)容阻抗曲線圖從相關(guān)計(jì)算參數(shù)及等效電路圖可知，串入電抗器后，隨著奇次諧波頻率的增加，其容抗XC（n）和感抗XL（n）的串聯(lián)回路將逐步增大并趨于恒定，而變壓器的阻抗同步上升，所以當(dāng)大量諧波電流突入時(shí)，不會(huì)引起電容器及熔絲的燒壞。串電抗器后系統(tǒng)容阻抗曲線圖從相關(guān)計(jì)算參數(shù)及等效電路圖可知，串串聯(lián)電抗器后電容器耐壓等級(jí)的選擇

當(dāng)系統(tǒng)電壓為400V，串14.8%電抗器后，電容器組的耐壓等級(jí)計(jì)算如下：

VC=VS+VL+VH=400+400×14.8%/（1-14.8%）+400×10.5%=400×1.2787=511V

即電容器的耐壓等級(jí)為511V以上才是安全的。串聯(lián)電抗器后電容器耐壓等級(jí)的選擇當(dāng)系統(tǒng)電壓為400V，串1諧波處理技術(shù)資料課件電抗器的容量和耐流問(wèn)題輸出容量和額定容量的關(guān)系補(bǔ)償電容器在串接電抗器后，輸出容量和安裝容量的關(guān)系應(yīng)為：安裝容量Q1、輸出容量Q2、基波電壓U1、電容器耐壓U2：例：當(dāng)系統(tǒng)電壓為400V，使用525V的電容器并加串14.8%電抗器，電容器額定容量為Q1，電容器組的輸出容量計(jì)算如下：

Q2=（400/525）2×Q1÷（1-14.8%）=68%Q1

電抗器耐流問(wèn)題因系統(tǒng)中含有諧波成份，而高頻諧波對(duì)電抗器繞組而言，會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)，造成電抗器溫升過(guò)載。故在選用電抗器時(shí)，若電抗器耐流考慮不足，可能造成電抗器燒毀。因此，在選擇調(diào)諧電抗電容器組進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)應(yīng)充分考慮電容器及與其匹配的電抗器。電抗器的容量和耐流問(wèn)題輸出容量和額定容量的關(guān)系諧波處理實(shí)例舉析——電流波形比較諧波處理實(shí)例舉析——電流波形比較諧波處理實(shí)例舉析——THDI分量圖諧波處理實(shí)例舉析——THDI分量圖電網(wǎng)參數(shù)及其關(guān)系（如圖）避免電網(wǎng)受諧波損害的方案：局部重組電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以分離或隔離產(chǎn)生電力污染的設(shè)備，或增大電力系統(tǒng)的供電容量和電纜、開(kāi)關(guān)等方法并沒(méi)有消除諧波，且成本昂貴；該方式不可取案例：用一臺(tái)1,000kVA的變壓器為6脈沖整流橋供電，當(dāng)整流器產(chǎn)生的諧波頻譜為：H5=25%、H7=14%、H11=9%、H13=8%…時(shí)，則得到功率折算系數(shù)為：10.節(jié)能減排數(shù)據(jù)分析與經(jīng)驗(yàn)體會(huì)

有功、無(wú)功、諧波矢量示意圖電網(wǎng)參數(shù)及其關(guān)系（如圖）避免電網(wǎng)受諧波損害的方案：案例：用一節(jié)能效果分析——參數(shù)測(cè)試表（1）UPS系統(tǒng)電流THDITHDU投入前投入后投入前投入后投入前投入后2+1系統(tǒng)1117A1040A39%2%10.5%7.3%3+1系統(tǒng)972A847A55%7%10.7%6.9%總電源側(cè)2090A1890A45%8%8.6%6.3%以某機(jī)房7臺(tái)400KVA的UPS系統(tǒng)為例，介紹諧波處理的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)（2+1、3+1系統(tǒng)各一套）。月均值有功功率（KW)無(wú)功功率(Kvar)力率調(diào)整月均視在電量(KVA.h)電費(fèi)單價(jià)(元/KW.h)處理前12個(gè)月207612070.15%17443170.75處理后12個(gè)月2368683-0.64%18765260.73增長(zhǎng)比12.3%-76.9%124.1%7.0%-3.0%節(jié)能效果分析——參數(shù)測(cè)試表（1）UPS系統(tǒng)電流THDITHD諧波處理節(jié)能效果及效益分析節(jié)能效果：綜合比較諧波設(shè)備運(yùn)行前后各12個(gè)月的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：在收入、機(jī)架數(shù)、帶寬流量等業(yè)務(wù)量綜合增加了25%的情況下，月均有功功率提高了12.3%，無(wú)功功率降低了76.9%，總視在用電量?jī)H提升了7%，而電費(fèi)單價(jià)卻降低了3%；企業(yè)效益：據(jù)統(tǒng)計(jì)，07年電費(fèi)支出約1500萬(wàn)元、用電22.5MKVAh、20.4MKWh，同比處理前后的用電特性推算，其年節(jié)約電能達(dá)148萬(wàn)KW.h，節(jié)約電費(fèi)支出可達(dá)約110萬(wàn)元，則16個(gè)月即可收回設(shè)備的硬件投資成本；社會(huì)效益：從該表數(shù)據(jù)可知，諧波處理設(shè)備有效提高了所在的國(guó)家電網(wǎng)電能利用率，,起到了節(jié)能減排作用。諧波設(shè)備的應(yīng)用使電網(wǎng)線損大幅降低，電網(wǎng)綜合節(jié)能約可達(dá)到10%~20%（甚至更高，不同的用電環(huán)境和不同處理方式產(chǎn)生的效果不同），推算該項(xiàng)目可為國(guó)家電網(wǎng)年節(jié)約電能達(dá)225萬(wàn)KVA.h以上；重大意義：長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)供電系統(tǒng)和用戶較少注意到電網(wǎng)中諧波的危害，但電力供應(yīng)和供電質(zhì)量是不可分割的。電力諧波是一種污染，逐步被業(yè)界認(rèn)知，基于其可能造成負(fù)面影響，各國(guó)紛紛出臺(tái)治理措施。目前，我國(guó)將節(jié)能減排作為國(guó)家的一項(xiàng)基本國(guó)策在推行，制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我們?cè)谥C波應(yīng)用方面的任何舉措和創(chuàng)新，無(wú)論對(duì)國(guó)家或企業(yè)來(lái)說(shuō)都具有重大意義！諧波處理節(jié)能效果及效益分析節(jié)能效果：綜合比較諧波設(shè)備運(yùn)行前后某通信機(jī)房無(wú)源濾波裝置補(bǔ)償前后的測(cè)試對(duì)比補(bǔ)償前電流頻譜圖補(bǔ)償后電流頻譜圖補(bǔ)償前功率頻譜圖補(bǔ)償后功率頻譜圖補(bǔ)償前電壓、電流頻譜圖補(bǔ)償后電壓、電流頻譜圖某通信機(jī)房無(wú)源濾波裝置補(bǔ)償前后的測(cè)試對(duì)比補(bǔ)償前電流頻譜圖補(bǔ)償1、諧波處理措施的節(jié)能：從上表可知，有功電能節(jié)約13.2萬(wàn)KWh/年，節(jié)約電費(fèi)11.22萬(wàn)元/年，視在電量節(jié)約62.2萬(wàn)KVAh/年;

2、提升效率，可大幅節(jié)能：該機(jī)房系統(tǒng)為6脈150kva（2+1）系統(tǒng)，目前負(fù)載率42%，輸入380A，輸出288A，效率75%，若按UPS的90%效率，節(jié)約電能35萬(wàn)KWh/年，節(jié)約電費(fèi)29.75萬(wàn)元/年；內(nèi)

容補(bǔ)償前補(bǔ)償后總電流585A473.3A基波電流575A471.9ATHDI18.1%7.6%THDU8.6%2.6%有功功率314KW299KW無(wú)功功率216KVAR(感性）82.8KVAR（感性）視在功率381KVA310KVA功率因數(shù)0.830.96圖形及節(jié)能效果解讀（12.25)1、諧波處理措施的節(jié)能：從上表可知，有功電能節(jié)約13.2萬(wàn)K附、各機(jī)房運(yùn)行數(shù)據(jù)分析張江機(jī)房UPS改造前后的系統(tǒng)參數(shù)比較：空調(diào)能耗功率UPS輸入U(xiǎn)PS輸出Ups效率空調(diào)能效比視在功率有功功率THDUTHDICOSΦ視在功率有功功率THDUTHDICOSΦ260KW580kva430kw3.4%7.4%0.75440kva340kw0.6%17.1%0.7876%0.76230KW446kva420kw3%5%0.94432kva403kw0.6%18%0.9396%0.57備注：下走線尚未拆除，空調(diào)能耗的變化是由于天氣原因引起，待三線改造全部完成后，空調(diào)能耗占比將可達(dá)到0.5左右。保守估算此項(xiàng)措施全年可節(jié)電110萬(wàn)度，可節(jié)約電費(fèi)約11萬(wàn)元；改造前后UPS效率提升24%，保守綜合估算僅此項(xiàng)全年可節(jié)電102萬(wàn)度，可節(jié)約電費(fèi)100萬(wàn)元以上；詳細(xì)參數(shù)和UPS系統(tǒng)測(cè)試圖見(jiàn)下頁(yè)附、各機(jī)房運(yùn)行數(shù)據(jù)分析張江機(jī)房UPS改造前后的系統(tǒng)參數(shù)比較：某機(jī)房UPS系統(tǒng)改造諧波處理及監(jiān)控示意圖68某機(jī)房UPS系統(tǒng)改造諧波處理及監(jiān)控示意圖68改造后的UPS系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試表69

1#UPS2#UPS3#UPS點(diǎn)位類別A相B相C相A相B相C相A相B相C相A點(diǎn)電壓V395398398395398396395396395電流A212216211216219218216220218視在功率KVA146.9149.8149.7THDI%456375453B點(diǎn)THDI%9