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(duì)電容器的影響解決方案等效電路任何頻率“f”的周期信號(hào)，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(gè)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(dòng)機(jī)，變壓器等）非線性負(fù)載：如果一個(gè)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(duì)于50Hz的基波，第5次諧波的頻率是5x50=250Hz。

頻譜：

信號(hào)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(hào)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(jì)算由單相負(fù)載（例如個(gè)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(cuò)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(dòng)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(duì)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(dòng)的機(jī)械扭矩造成效率降低，振動(dòng)及噪聲電壓THD的增加對(duì)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(dòng)機(jī)：鐵損耗及有功損耗增加脈動(dòng)的機(jī)械扭矩造成效率降低，振動(dòng)及電動(dòng)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(xiǎn)發(fā)熱及故障f(Hz)0電容器阻抗的頻率特性?z?(W)諧波對(duì)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(duì)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諧波三對(duì)電三容器三的影三響（2）電網(wǎng)三安裝三有電三容器HV~=~=Tr三an三sf三or三me三r（變?nèi)龎浩魅〩V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(fù)三載電三流中三的諧三波分三量而三改變?nèi)H三F永遠(yuǎn)三不會(huì)三過載三。AH三F永遠(yuǎn)三不會(huì)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(fù)載三時(shí)，三容易三擴(kuò)展三。價(jià)格三較高CT（電三流互三感器三）的三位置三及注三入點(diǎn)三應(yīng)被三仔細(xì)三選擇三。否三則，三它可三能會(huì)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(gè)三諧波三電流三。缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)注意無源三濾波三器（PH三F）技術(shù)三成熟使用三可靠價(jià)格三低在諧三波源三增加三后有三過載三的風(fēng)三險(xiǎn)對(duì)于LC類型三，調(diào)三諧的三頻率三可能三會(huì)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(fù)載三時(shí)很三難擴(kuò)三展濾三波器三容量對(duì)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(gè)三母線三上連三接幾三個(gè)調(diào)三諧到三相同三頻率三的濾三波器不要三在同三一個(gè)三母線三上同三時(shí)連三接無三源濾三波器三和補(bǔ)三償電三容器三組缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)注意混合三諧波三濾波三器（AH三F+三PH三F）從經(jīng)三濟(jì)的三角度三看，三一個(gè)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(diǎn)優(yōu)點(diǎn)注意等效三電路線性三負(fù)載非線三性負(fù)三載有如三下的三非線三性負(fù)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(fù)載三系統(tǒng)MHVTransformer（變壓器）HV/LVLinearload（線性負(fù)載）(I1)線性三負(fù)載三系統(tǒng)V1I1V1Transformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負(fù)載）EViVIL非線三性負(fù)三載系三統(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)非線三性負(fù)三載系三統(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AH三F的非三線性三負(fù)載三系統(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AH三F的非三線性三負(fù)載三系統(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PH三F的非三線性三負(fù)載三系統(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PH三F的非三線性三負(fù)載三系統(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AH三F+三PH三F的非三線性三負(fù)載三系統(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AH三F+三PH三F的非三線性