諧波危害

隨著電力電子技術的廣泛應用和發展，電力系統中非線性負載日益增多，如整流器、變頻器、UPS、家用電器及計算機等。這些非線性負載會產生諧波電流并注入到電網中，使電網中的電壓波形產生畸變，從而造成電網的諧波“污染”。另外，沖擊性、波動性負載，如電弧爐、焊接設備等在運行中不僅會產生大量的高次諧波，而且會使電壓波動、閃變、三相不平衡日趨嚴重，危害電網的安全運行。電網的諧波污染所產生的后果較為嚴重，概括起來主要有以下幾個方面：

 

對供電設備的危害

?  電力變壓器和發電機損耗增大，產生過熱，降低輸出功率；

?  電纜過熱，絕緣老化；

?  保護裝置產生誤動、拒動，直接危及電網的安全運行；

?  電抗器、電力電容器過流發熱，甚至燒毀；

 

對用電設備的危害

?  伺服電機產生脈動，交流電機產生振動，噪音增大，甚至燒毀；

?  晶閘管觸發裝置發生觸發錯誤，導致設備出現故障；

?  電網中廣泛使用的各種儀表，如電壓表、電流表、功率表和電度表等產生誤差；

?  對通訊系統產生干擾，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備；

?  照明設備和顯示器產生閃爍；

 

對電網的危害

?  諧波電流在電網中流動，增加電網損耗，影響電網及各種電氣設備的經濟運行；

?  大大增加了電網中發生諧振的可能，而導致過電壓或過電流，引發嚴重的事故；

行業存在的典型諧波源

與此同時，生產、生活過程的自動化和智能化以及各種復雜的精密設備，對電能質量也提出了更高的要求，因此諧波治理已成為電力系統亟待解決的問題。

 

諧波治理的意義

?  減少諧波造成的損耗，節能增產，保護環境，減少諧波污染公共電網；改善供電系統電網效率和電力品質；

?  減少供電系統變壓器、斷路器的擴容投資，相對增加變壓器供電容量；

?  諧波指標滿足國家標準要求，其他電能質量指標有效改善；

?  保護用電設備，減少設備維修及更換，延長用電設備的壽命；保證通訊、網絡設備等的正常運行；

 

技術原理

 

如上圖所示，斷路器合閘后，CEI-APF首先通過預充電電阻對DC母線的電容器充電，這個過程會持續10秒鐘，防止上電后對DC母線電容器的瞬間沖擊。當母線電壓Vdc到達額定值后，預充電接觸器閉合。當CEI-APF失電時，接觸器才會打開。

控制板PCB通過CT采集負載電流信號，諧波分離模塊將其中的基波成分移去后，所得到的諧波成分送到調節和監控模塊。該模塊有兩個功能，一是可以產生調節諧波電流給控制信號模塊；二是對系統所有功能進行監測。控制信號模塊產生驅動信號觸發IGBT變換器，向系統反送補償諧波電流。

 

效果解析

六脈波整流設備是工業系統中應用最為普遍的非線性負載，其諧波主要為5、7、11、13次。下圖為CEI-APF系列有源電力濾波器在六脈波整流設備應用實例，圖中黃色為補償前錄波電流，紫色為補償電流，藍色為補償后錄波電流，通過CEI-APF投入前后諧波含量對比可以看出，CEI-APF有源電力濾波器有強大的諧波抑制能力。

 

電氣原理圖（三相四線）

 

 

執行標準

?  GB/T 3859.1-1993  半導體變流器基本要求的規定；

?  GB/T 13422-1992  半導體電力變流器 電氣試驗方法；

?  IEEE519-1992 電源系統的諧波控制的推薦實施規范和要求；

?  GB/T14549-93 電能質量-公用電網諧波；

?  GB/5 18481-2001《電能質量監測設備通用要求》；

?  IEC61000-4-30 《測試和測量技術 電能質量測量方法》；

?  JG/T417-2013 《建筑電氣用并聯有源電力濾波裝置》

?  YD/T 2323-2011 《通信用低壓并聯有源電力濾波器》

?  JB/T 11067-2011 《低壓有源電力濾波裝置》

?  DL/T 1216-2013 《配電網靜止同步補償裝置技術規范》

?  GB/T 3797-2005 《電氣控制設備》

 

技術原理

 

高效濾波

選擇高速信號處理器，采用最優雙閉環控制技術，0.1ms動態響應速度，確保諧波檢測準確、濾除率高，同時濾波范圍廣，可同時濾除2次到50次的諧波電流；設備自身具有完善的保護體制和智能控制方法，可以自動監測各部分的運行狀況，并根據溫度自動限流，保證裝置長期穩定運行；同時避免與用戶系統發生諧振，最大限度保障用戶設備安全運行。

兼顧補償

在濾波同時，兼容大范圍的無功功率補償（感性和容性），采用諧波和無功補償的最優化策略，使用戶電能質量的治理達到最優；可以與傳統的無源濾波補償裝置組合使用，獨特的控制算法確保二者之間完美的結合。

使用簡潔方便

顯示操作界面采用最新型觸摸屏，操作簡單方便；顯示界面可以實時顯示電壓、電流、諧波等各參數；菜單設置靈活，可以選擇消諧模式、無功補償模式或諧波無功同時補償模式，通過軟件設定電流互感器變比及極性，根據需要設置目標功率因數以及輸出電流大小，并可以實時故障記錄和事件記錄。

無需進行復雜的電網分析，設計選型簡單，安裝和操作容易，進線方式靈活，可選擇頂部進線方式或底部進線方式，若選配特制的變壓器，可以應用電壓等級更高的場合。

運行安全可靠

考慮嚴酷工業環境需求，器件均經嚴格篩選，核心部件都采購自國際知名廠家，四級電磁兼容設計，完善冗余保護措施，確保裝置能夠長期穩定運行。

 

技術原理

?  25~ 300A全系列產品

?  模塊、機柜兩種結構模式

?  諧波、無功及不平衡負載三種補償模式

?  大于97%工作效率，損耗小

?  全數字控制方式

?  同時濾除2~50次諧波，也可選擇特定次數諧波濾除

?  響應時間 <100μs ，全響應時間 <10ms（1/2周波）

?  快速FFT及瞬時無功等五種算法模式

?  7英寸全功能觸摸屏監控系統

?  可以實現相同及不同型號間有源濾波器無限并聯