汇东炼钢厂中频炉谐波分析与抑制

第8卷第2期2012年4月

沈阳工程学院学报（自然科学版）

Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ）

Vol.8No.2Apr．2012

收稿日期：2011－11－20

作者简介：辛宝林（1964－），男，辽宁抚顺人，工程师．

汇东炼钢厂中频炉谐波分析与抑制

辛宝林，张馨炜，毕诗洋，王清昊

（抚顺供电公司客户服务中心，辽宁抚顺113008）

摘

要：针对汇东炼钢厂中频电炉的谐波污染问题，对厂内电源侧以及变电站进行了电能质量测试，通过对测试数据的

分析，

得出11、13、17次谐波是造成电能污染的主要原因，并提出了在用户侧治理中频炉谐波污染的有效措施，即采用串接4.5%电抗器的方法，

构成LC 滤波电路，滤除7次及11次谐波，通过治理前后测量数据的对比，验证了措施的有效性．关键词：中频炉；高次谐波；检测；抑制中图分类号：TM924

文献标识码：A

文章编号：1673－1603（2012）02－0137－03

近年来，伴随着地方经济的快速发展，炼钢企业迅

速增产，

电力电网中因此带有了一定量的炼钢专用中频炉．由于中频炉是工频电源经整流逆变为中频的，在

转换过程中产生大量高次谐波，是电网负载中最具有危害性的谐波污染源之一，会严重影响电力系统及负荷的安全运行．例如谐波电流在变压器中产生附加高频涡流铁损，降低了变压器的输出容量，使变压器的噪

声增大，

引起变压器发热，严重影响变压器的使用寿命，甚至因过热而烧毁；谐波电流的趋附效应使导线等

截面变小，增加线路的损耗；谐波使系统电压波形发生畸变，使电网上的其他负荷不能正常工作，导致自动控

制装置产生误动作、

仪表计量不准确等等；谐波电压和电流对附近的通讯设备运行产生干扰；谐波产生的暂

时过电压和瞬态过电压破坏电力设备绝缘，引发短路事故，烧毁电气设备；谐波电压电流会导致公共电网局

部产生并联谐振和串联谐振，造成严重事故［1］

．汇东炼钢厂因其对电网及附近用户的电能质量产生严重影响，抚顺供电公司对其有针对性地提出并实施了治理措施，收到良好效果．

1

事故概况

近几个月来，电力公司不断接到企业及居民投诉，

反映的主要问题有变电所内同一母线上的敏感负荷不明原因跳闸或报警，运行电压忽高忽低，机械数控车床运行状态不稳定、次品率上升，电子器件产品不合格以及一些生产设备不能正常启动和工作等．居民反映的问题多为家用电器不能正常启动及运行，灯光闪烁等，

其中问题较为严重的企业有汇东炼钢厂、黎明机械厂、

东方灯具厂以及沈东电子器件厂等．

通过投诉受理调查，发现这些用户都是由杨士岗变电所10kV 母线供电，部分系统接线如图1所示，其中

汇东1#

、2#线为汇东炼钢厂供电，每条线路均带有容量

为1500kVA 的变压器6台，每2台变压器带1台中频

炉，其整流装置为6脉波可控整流．因此，可以确定6台大功率中频炉是导致电能质量下降的主要原因

．

图1杨士岗变电所部分系统接线

2

原因分析

中频炉的工作原理是将三相工频交流电源经过整

流电路变为直流电源，再经过逆变电路输出为单相中

频（1500Hz ）交流电源供给中频感应炉．中频炉的电源装置由主电路和控制电路组成，其中主电路原理如图2所示，包括整流电路，逆变电路和负载谐振电路3部分．整流电路采用可控硅三相全控整流桥，原理如图3所示［2］．

·138·

沈阳工程学院学报（自然科学版）

第8

卷

图2

主电路原理

图3

三相全控桥式整流电路原理

中频炉在运行时具有满载高功率因数、轻载低功率因数的特点，最低功率因数甚至达到0．5左右．运行中会产生次奇次谐波，当11、

13、17等高次谐波电流较大时，就会引起供电电压波形严重畸变［3］，主要表现为功率因数忽高忽低、电压波动和闪变等．

为制定积极有效的措施治理谐波污染，确保电网及相关用户的安全经济运行，利用电能质量测试仪对

汇东炼钢厂1#

电源进线和变电所10kV 母线进行跟踪

测试分析．

3现场测试结果

汇东炼钢厂1#

电源进线A 、B 、C 三相相电压、电

流、

有功功率、无功功率、基波功率因数、总功率因数某时刻的典型值见表1；同一时刻A 、C 两相各次谐波电流值（95%的概率值）见表2．

表1

1#电源进线三相测试数据相别U rms /kV I rms /A P /kW Q /kVar cos φ（1）cos φA 6．233065610．060．9780．935B 6．21315589．980．9800．934C

6．21312

60

10．04

0．981

0．937

表21#电源进线A 、C 两相各次谐波电流值

A

相别谐波次数

35711131719A 8．266．845．4732．7022．7810．999．81C

8．29

6．855．4533．1122．8111．029．78国标限值21．89

21．72

16．10

9．83

8．32

6．31

5．67

变电站内10kV 母线A 、B 、C 三相相电压、电流、

有功功率、无功功率、基波功率因数、总功率因数某时刻的典型值见表3；同一时刻A 、C 两相各次谐波电流值（95%的概率值）见表4．

1#

进线C 相电流波形如图4所示．

表3

变电站10kV 母线三相测试数据相别

U rms /kV I rms /A P /kW Q /kvar cos φ（1）cos φA 6．2338615248．120．9320．918B 6．2137915648．100．9310．909C

6．21384

153

47．96

0．930

0．911

表4变电站10kV 母线三相各次谐波电流值

A

相别谐波次数

35711131719A

5．1610．218．9112．286．961．440．98C

5．21

10．258．8912．317．011．590．95国标限值20．00

20．00

15．00

9．30

7．90

6．00

5．

40

图41#进线C 相电流波形

4测试结果分析

由表1、3可知，基波功率因数较高．由于谐波的影

响，总功率因数比基波功率因数低．由1#

、2#

进线的数据可以看出，当中频炉正常运行

时，11、13、17次谐波电流超标，从表4可以看出，该厂的中频炉产生的谐波已污染了变电站母线并波及供电系统．

由图4可以明显看出，

1#进线C 相电流波形畸变严重，有明显的毛刺，谐波引起的波形畸变问题十分突出．

仅以11次谐波为例具体分析如下．11次谐波属于（次）谐波，其相序为负序．负序电流经变压器流向整个电力系统，对于系统中所有的电力负荷都会产生不良影响，尤其是电动机负荷．当负序电流流经电动机

时，会产生与转子反相的、2倍工频的磁场［4］，使得附加损耗增大，从而产生附加温升，同时也会引起电机的

机械振动、噪声和谐波过电压，直接导致其不能正常工作，与电力用户所反映的电能质量问题完全吻合．

5治理方案

可以利用中频炉运行中产生的谐波含量较为稳定的特点治理中频炉造成的谐波污染．现场跟踪测试数

第2期

辛宝林，等：汇东炼钢厂中频炉谐波分析与抑制

·139·

据显示，中频炉在运行中产生了大量的奇次谐波，其中

11次、13次、17次谐波电流含量最高，此次测量虽然未见5次、7次谐波电流超标，但不能排除其在测量时间以外存在的可能性，对此可以采用串接4．5%电抗器的方法，构成LC 滤波电路，滤除7次及11次谐波．该方法具有减少谐波、改善交流负载的功率因数的作用，原理如图5所示

．

图5

滤波器方案原理

依据在谐波源处限制谐波最为有效的治理原则，在汇东炼钢厂谐波污染治理中，选择在厂内变电所安装LC 滤波器，同时具有吸收谐波和无功补偿的双重作用，使得炼钢厂的电能质量得到最大优化．该项技术经验成熟，

运行效果显著，控制方法简单，安装成本较低，特别适用于工矿企业．依据现场测试数据，充分考

虑负荷变动情况，

以最经济的投资来实现滤波器的分组，以便在考核点处发生无功倒送时，能方便地切除部分滤波补偿支路

［5］

．按照实际运行的系统电压数据，

对滤波器过电流及过电压的安全性能进行校核，以确保滤波器投入后，

不与系统发生并联谐振．在考核点的各项谐波指标能够满足电能质量标准规程限值要求，考核点计费月平均功率因数满足用户要求，确定滤波器主要设备参数如表5．

表5

滤波器主要设备参数

名称型号及规格单位数量备注

滤波电容器AFM7．2-100-1W kVar 5600

串联电抗器LKGKL-10-416．6台隔离开关

GN2-10D /630

台

3

含电流互感器6实施结果

滤波器投运后，电能质量的测试数据如表6、表7

所示．

计算各次谐波电压（电流）放大率F VN

［6］

．

F VN

=n 2A －1

n 2

（S +A ）－1

式中，

S =X S X L =Q CN S d ；A 为电抗率（A =X L

X C

）；Q CN 为电容器装置容量；S d 为电容器装置接入处母线的短路容量．各次谐波的电压（电流）放大率如表8所示．

表6

电源进线三相各次谐波电流值

A

相别谐波次数

35711131719A 2．543．341．975．331．780．560．32C

2．47

3．361．215．291．770．620．31国标限值21．89

21．72

16．10

9．83

8．32

6．31

5．67

表7变电站10kV 母线三相各次谐波电流值

A 相别谐波次数

35711131719A 2．112．531．123．450．990．320．11C

2．10

2．521．103．460．980．300．12国标限值20．00

20．00

15．00

9．30

7．90

6．00

5．40

表8

各次谐波电压（电流）放大率n

1

2

3

4

5

6

7

8

9

F VN 1．03881．21102．17490．96080．12280．32530．40780．45130．4776n

10

11

12

13

14

15

16

17

18

F VN 0．49490．50700．51590．52250．52770．53170．53500．53770．5399

治理后1#

进线C 相电流波形如图

6．

图6

治理后1#

进线C 相电流波形

由表6、表7可以看出，滤波器投运后，各次谐波

电流均有较大幅度降低，

10kV 考核点（PCC 点）的各项数据均在国标限制之内，平均功率因数cos 2≥

0.92，符合安全运行要求．表8的数据显示，除3次谐波以外的各次谐波均未放大，虽然3次谐波的放大率为2倍左右，但实测数据表明3次谐波含量较少，因此3次谐波放大不会造成谐波污染．通过治理后的C 相电流波形图6可以看出，谐波导致的波形畸变现象消失了，波形趋于光滑，

（下转第147页）

第2期孟垂懿，等：VSC-HVDC输电系统特点与应用·147·

态建模及其非线性控制［J］．中国电机工程学报，2002，22（1）：17－22．

［5］梁海峰，李庚银，李广凯，等．向无源网络供电的VSC-HVDC系统仿真研究［J］．电网技术，2005，29（8）：45－48．［6］陆熙，石健将，何湘宁．基于DQ变换的三相PWM整流

器控制方案切机电工程，2008，1（25）：78－81．

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Characteristics and application of VSC-HVDC power transmission system

MENG Chui-yi1，BAO Jie-qiu1，WU Lu2

（1．Department of Electrlcal Engineering，Shenyang Institute of Engineering，Shenyang110136，China；

2．Department of Electrlcal Engineering，North China Electric Power University，Beijing102206，China）

Abstract：With the development of semiconductors and renewable generation，a new HVDC technology-HVDC Light based on VSC（Voltage Sourced Converters）arises．The principle of HVDC Light technology is presented in this paper and then a comparison of configuration as well as function is made between HVDC Light and conventional HVDC，and the merits of HVDC Light are clarified．At last，the application of HVDC Light is summarized and prospected．Key words：power transmission technology；HVDC Light；VSC

（责任编辑刘珂櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔

）

（上接第139页）

曾经出现的电压忽高忽低、电灯闪烁、电器设备运行不稳定等现象随之消失，说明谐波污染治理效果明显．

7结语

通过现场测量，确定中频炉是主要谐波污染源，使电压、电流波形畸变严重，注入到电网中的谐波电流主要含有5、7、l1、13、17及19次谐波，并且11次及以上谐波电流严重超出国标限值，使电网的电能质量严重下降，导致电网设备不能正常运行，特别是电动机设备对以11次谐波为代表的负序谐波更加敏感，因此对于工业集中区域，11次谐波必须加以重视，采取积极有效的滤波方法加以抑制，保证电动机类负荷的正常运行．实践证明，在谐波源处安装谐波过滤器是降低谐波水平的主要手段，消谐效果明显，安装成本较低，控制方法简单．实际的工程中，明确谐波背景的前提下，有针对性地设置无源滤波器是改善中频炉负荷谐波超标的最经济、最有效的方法．

参考文献

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Harmonic analysis and suppression of medium frequency

electric furnace in huidong steelwork

XIN Bao-lin，ZHANG Xin-wei，WANG Qing-hao

（Fushun Power Supply Company Laboratory，Fushun113008，Liaoning Porvince，China）

Abstract：According to the harmonics pollution of medium frequency electric furnace in huidong steelwork，power quality tests are conducted for power source in steelwork and substation．By the analysis of test data，the11th，13th，17th harmonic are the main reason for the pollution of power quality，effective measures are put forward for users to prevent harmonics pollution，effectiveness of the measures are verified by the comparison data before and after treatment．Key words：medium frequency electric furnace；higher harmonics；detection；suppression

（责任编辑洪广欢）

谐波的危害及其抑制措施

谐波的危害及其抑制措施 中国联通苏州分公司 柳振伟 摘要：本文对谐波的概念及产生原理、谐波产生的问题作了较为详细的描述，并对目前解决谐波问题的措施作了分析。 关键词：交频器；谐波危害；抑制谐波措施 一、概述 理想状态下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国工业用电频率以50Hz 为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。因此，谐波是电力质量的重要指标之一。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基频率波的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以I 区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz 时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7，11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。一个正弦波在5次谐波和7次谐波的影响下怎样发生畸变。（相对于基波的24%和9%），如下图所示。 图1 基波和谐波 图2 失真波形 谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热，使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏，从而降低继电保护、控制、以及检测装

串联电抗器抑制谐波

串联电抗器如何抑制谐波 关键字：串联电抗器谐波抑制电抗率选择无功补偿电抗器 前言 随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，如低压小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置，特别是静止变流器的采用，由于它是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变，从而引起电网的谐波“污染”。产生电网谐波“污染”的另一个重要原因是电网接有冲击性、波动性负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，它们在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。这不仅会导致供用电设备本身的安全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，形成了对电网的“公害”。 电能质量的综合治理应遵循谁污染谁治理，多层治理、分级协调的原则。在地区的配电和变电系统中，选择主要电能质量污染源和对电能质量敏感的负荷中心设立电能质量控制枢纽点，在这些点进行在线电能质量监测、采取相应的电能质量改善措施显得格外重要。 在并联电容器装置接入母线处的谐波“污染”暂未得到根本整治之前，如果不采取必要的措施，将会产生一定的谐波放大。在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法。串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流[1]，防止谐波对电容器造成危害，避免电容器装置的接入对电网谐波的过度放大和谐振发生。但是串联电抗器绝不能与电容器组任意组合，更不能不考虑电容器组接入母线处的谐波背景。文章着重就串联电抗器抑制谐波的作用展开分析，并提出电抗率的选择方法。 电抗器参数的计算 1 基本情况介绍 某110kV变电所新装两组容量2400kvar的电容器组，由生产厂家提供成套无功补偿装置，其中配置了电抗率为6%的串联电抗器，容量为144kvar。电容器组投入运行之后，经过实测发现，该110kV变电所的10kV母线的电压总畸变率达到4.33%，超过公用电网谐波电压（相电压）4%的限值[2]，其中3次谐波的畸变率达到3.77%，超过公用电网谐波电压（相电压）3.2%的限值[2]。

谐波干扰问题分析与谐波治理方法建议

谐波干扰问题分析与谐波治理方法建议 一、存在的谐波干扰问题介绍 某科技发展有限公司主要从事先进陶瓷材料相关技术、产品和系统的研发，涉及生物医学材料、新能源材料、电子信息材料、化工陶瓷材料、以及多功能结构陶瓷材料等领域。 该公司目前新安装的300KW中频烧结炉，可控硅控制功率加热，出现功率因数低0.3-0.5，谐波大，造成共用的容量1250Kvar供电变压器配置的容量为600Kvar无功补偿电容装置产生过热保护无法正常投切运行等问题。 二、谐波干扰状况分析 随着我国制造业的蓬勃发展和人民生活水平的不断提高，电力电子技术在电网设备中得到广泛应用，大量的非线性负荷广泛应用在工业、商业和民用电网中，给电网造成的污染问题越来越得到重视。如在一般工业领域使用的中频炉、变频器、软启动器、电弧炉、轧机、电解槽、电镀槽等负荷，商业和民用领域如节能灯、气体灯具、变频空调、电脑、冰箱等，都产生大量的谐波，尤其是近几年在我国节能技术产业的发展过程中出现了各种类型的专用节电装置，这些节电装置采用的均是电力电子控制技术如变频控制和可控硅调压原理，属典型的谐波源，大量使用导致谐波的产生，轻者影响供电质量使制造工艺较为精细的产品质量受到影响，或者由于在节电过程中使用的节电器具产生的谐波导致谐振，而使无功得不到满意补偿甚至不补偿影响节电效果，重者导致电气设备长期发热，降低使用寿命甚至损坏、火灾，危害电网安全。 为了便于对北京某科技发展有限公司新安装使用的中频烧结炉产生谐波危害进行分析，特地借鉴下列两组关联数据

用以推断可能产生谐波的含量。 借鉴测试数据一：2014年5月9日浙江某公司新安装使用的中频烧结炉的现场测试数据显示，该中频烧结炉运行时电源进线上基波电流在17-391A有功功率在7.8-118.5KW,谐波电压总畸变率5.7-6.3%，谐波电流总畸变率42-72.9%,功率因数在0.33-0.64范围内波动。 借鉴测试数据二：2014年6月22日领步公司应邀对某新型材料（江苏）有限公司生产线300KW中频烧结炉的谐波测试数据如下：运行电流在250A时谐波参数，谐波电压总畸变率4.4%，谐波电流总畸变率29.9%；运行电流在365A时谐波参数，谐波电压总畸变率6.7%，谐波电流总畸变率30.1% 运行电流 在250A时 谐波参数

谐波危害及抑制谐波的方法

谐波危害及抑制谐波的方法 2008-05-05 23:08:43| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅 随着工业、农业和人民生活水平的不断提高，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，电力质量（ＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙ）受到人们的日益重视。例如，工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电，或因受电力网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来巨大的经济损失。电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分，如果这些装置不能正常运行，必定扰乱人们的正常生活。但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载，都是谐波源，如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公用电网，使公用电网电源的波形畸变，增加谐波成份。 近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美，体积愈来愈小，从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。例如，２０世纪７０年代计算机迅速普遍推广，电磁干扰及抑制问题更是十分突出，一些功能正常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。１９６６年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”，将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入１００～２００Ｖ脉冲时就误动作，难怪计算机在现场无法正常工作，其原因之一是计算机的电源受到了污染。因此，受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。 国际电工委员会（ＩＥＣ）已于１９８８年开始对谐波限定提出了明确的要求。美国“ＩＥＥＥ电子电气工程师协会”于１９９２年制定了谐波限定标准ＩＥＥＥ—１０００。在ＩＥＥＥｓｔｄ．５１９—１９９２标准中明确规定了计算机或类似设备的谐波电压畸变因数（ＴＨＤ）应在５％以下，而对于医院、飞机场等关键场所则要求ＴＨＤ应低于３％。 1 电网谐波的产生 1.1电源本身谐波--由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此，产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。 1.2由非线性负载所致 1.2.1非线性负载---谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。 1.2.2 主要非线性负载装置 （１）开关电源的高次谐波：开关电源由五部分组成：一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制，这几个部分产生的噪声不完全一样。这几种干扰可以通过电源线等产生辐射干扰，也可以通过电源产生传导干扰。 （２）变压器空载合闸涌流产生谐波:铁心中磁通变化时，会产生８～１５倍额定电流的涌流，由于线圈电阻的存在，变压器空载合闸涌流一般经过几个周波即可达到稳定。所产生的励磁涌流所含的谐波成份以３次谐波为主。

UPS供电系统中的谐波及其抑制

供电系统中的谐波及其抑制 一、概述 在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。因此，谐波是电力质量的重要指标之一。 谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热：使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏：降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。谐波注入电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。 供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气，电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。 二、谐波产生的原因 在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。 在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。 在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。 接入低压供电系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。所谓稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对电网来说表现为恒定的负载。由激光打印机、复印机、微波炉等产生的各次谐波的幅值随时间变化，称之为波动的谐波，这类设备对电网来说是一个随时间

变频器谐波抑制方法

变频器谐波抑制方法 对小容量的通用变频器，高次谐波很少成为问题，但当使用的变频器容量大或数量多时，往往就会产生高次谐波电流和高次谐波干扰问题，因此对于高次谐波先采取适当的对策和预防措施是非常重要的。 1. 改善变频器结构 可以从变频器自身硬件结构或者整个变频系统的构建方式和设备选择等方面考虑，从根本上减少变频系统注入电网的谐波、无功等污染。 (1) 变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器; (2) 在整流环节采用多重化技术，提高脉波数，可以有效地提高特征谐波次数，降低特征谐波幅值。对于大容量晶闸管变频器可以采取这种方法，利用多重化抑制流向电源侧的高次谐波; (3) 采用高频整流电路，改善整流波形，提高功率因数，直流电压可调节; (4) 逆变环节采用高开关频率高的电力电子器件，如MOSFET，IGBT等，可以提高载波频率比，抑制变频器输出端的高频谐波。 (5) 在逆变环节采用多重化技术，提高脉波数，使输出的电流电压波形更加接近正弦波。但重数越多电路越复杂，可靠性会随之降低，三重化电路可以兼顾输出波形质量和设备可靠性，较理想。 2. 采用合适的控制策略 从变频器控制器这一点出发，可采用更合适的控制策略或者在原来的控制策略基础上作点优化和改进，原理上更大限度地减少谐波的产生。以实际应用中常用的正弦脉宽调制法(SPWM)法和特定消谐法(SHE)法为例。 根据SPWM基本理论，当调制波频率为fr，载波频率为fc，载波频率比N=fc/fr，单极性SPWM控制在输出电压中产生N-3次以上的谐波，双极性SPWM控制在输出电压中产生N-2次以上的谐波。比如，N=25，采用单极性SPWM控制，低于22次的谐波全被消除，采用双极性SPWM控制，低于23次的谐波全被消除。 但输出电压频率较高的时候，由于受到元件开关频率的限制，N值不可能大，SPWM 控制的优势就不太明显了，这个时候选择SHE法可以在开关次数相等的情况下输出质量较高的电压、电流，降低了对输入、输出滤波器的要求。

谐波抑制的方法及其特点

电力系统谐波抑制方法及其特点分析 随着电力电子技术的发展，接入电网的整流、换流设备和其他各种非线性负荷设备日益增加，这些电气设备产生大量的谐波电流注入电网，危及电力设备、用户设备和电力系统的安全运行。必须采取措施，抓紧治理，抑制电力系统谐波，把电网中的谐波含量控制在允许范围之内[1]。 电力系统谐波抑制是改善电能质量、净化电网的一个重要方面。对谐波抑制的方法主要有三种途径:第一种是在谐波源上采取措施，从改进电力电子装置入手，使注入电网的谐波电流减少，也就是最大限度地避免谐波的产生；第二种是在电力电子装置的交流侧利用LC无源滤波器和电力有源滤波器对谐波电流分别提供频域谐波补偿和时域谐波补偿。这类方法属于对已产生的谐波进行有效抑制的方法;第三种就是改善供电环境[2]。 1、降低谐波源的谐波含量 降低谐波源的谐波含量也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用，并避免因加装消谐装置而引发的其它负面影响。具体方法有: 1.1 增加换流装置的脉动数 换流装置是电网中的主要谐波源之一，其产生的谐波主要集中在特征谐波，非特征谐波含量通常很少，特征频谱为:n=kp士1，则可知脉动数p增加，n也相应增大，而工n、工l/n，故谐波电流将减少。因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。例如:当脉动数由6增加到12时，可有效的消除幅值较大的低频项，从而使谐波电流的有效值大大降低。 1.2 利用脉宽调制(PWM)技术 PWM技术，就是在所需的频率周期内，通过半导体器件的导通和关断把直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲，可达到抑制谐波的目的。若要消除某次特定谐波，可在控制PWM输出波形的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称性，根据输出波形的傅里叶级数展开式，使需要消除的谐波幅值为零，基波幅值为给定量，组成非线性超越方程组计算各个开关通断时刻，达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。PwM技术的优点是在载波频率高时，输出中所含低次谐波分量很小，从而提供了功率因数。目前被采用的PWM技术有最优脉宽调制(OPWM)、改进正弦脉宽调制、△调制、跟踪型PWM和自适应PWM控制等。 1.3 三相整流变压器采用Y，d(Y/△)或D，y(△/Y)的接线方式 这种接线方式可抑制3的倍数次的高次谐波，也可作为隔离变压器使用。以△/Y形接线方式为例:当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时，其中3的倍数次高次谐波电流无路可通，所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致)，而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势，从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致，只能在三角形绕组内产生环流，将能量消耗在绕组的电阻中，故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势，不致使谐波注入公共电网。作为隔离变压器使用时，可使3N次谐波电流与配电系统相隔离。这种接线形式的优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波。 1.4 采用多电平变流技术 也称整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而

谐波分析产生原因,危害,解决方法

谐波分析 一、谐波的相关概述 谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般来说是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量，其实谐波是一个正弦波分量。 谐波产生的根本原因是非线性负载造成电网中的谐波污染、三相电压的不对称性。由于非线性负荷的存在,使得电力系统中的供电电压即便是正弦波形,其电流波形也将偏离正弦波形而发生畸变。当非正弦波形的电流在供电系统中传输时,将迫使沿途电压下降,其电压波形也将受其影响而产生不同程度的畸变,这种电能质量的下降会给电力系统和用电设备带来严重的危害。 电力系统中的谐波源主要有以下几类：（1）电源自身产生的谐波。因为发电机制造的问题，使得电枢表面的磁感应强度分布偏离正弦波，所产生的电流偏离正弦电流。（2）非线性负载，如各种变流器、整流设备、PWM变频器、交直流换流设备等电力电子设备。（3）非线性设备的谐波源，如交流电弧炉、日光灯、铁磁谐振设备和变压器等。 二、谐波的危害 谐波对电力系统的危害主要表现在:(1)谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率。(2)谐波影响各种电气设备的正常工作。(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,引发严重事故。(4)谐波会导致继电保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准确。(5)谐波对临近的通信系统产生干扰,轻则产生噪声,降低通信质量;重则导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。 三、谐波的分析 由于谐波导致的各种各样的事故和故障的几率一直在升高，谐波已成为电力系统的一大公害。我国对于谐波相关工作的研究大致起源于20世纪80年代。我国国家技术监督局于93年颁布了国家标准《电能质量——公用电网谐波》（GB/T 14549-1993）。该标准对公用电网中各个等级的电压的限用值、电流的允许值等都做了相应的规定，并以附录的形式给出了测量谐波的方法和数据处理及测量仪器都作了相应的规定。这个规定给我国相关人员进行谐波检测分析、谐波污染的抑制提供了理论依据和大致思路。

基于matlab谐波抑制的仿真研究(毕设)

电力系统谐波抑制的仿真研究 目 录 １ 绪论…………………………………………………………………………… 1．1 课题背景及目的………………………………………………………… １．2国内外研究现状和进展………………………………………………… 1.2．１国外研究现状 …………………………………………………… 1．２.１国内研究现状 …………………………………………………… 1.3 本文的主要内容…………………………………………………………… ２ 有源电力滤波器及其谐波源研究……………………………………………… 2.1 谐波的基本概念………………………………………………………… 2.1.1 谐波的定义……………………………………………………… 2.1.2谐波的数学表达………………………………………………… 2.1．3电力系统谐波标准………………………………………………… 2.２ 谐波的产生……………………………………………………………… ２．3 谐波的危害和影响……………………………………………………… ２.4 谐波的基本防治方法…………………………………………………… 2.5无源电力滤波器简述…………………………………………………… 2.6 有源电力滤波器介绍…………………………………………………… 2.６.１ 有源滤波器的基本原理．……………………………………… 2.6．２ 有源电力滤波器的分类.……………………………… 2.７并联型有源电力滤波器的补偿特性…………………………………… 2.7．１谐波源………………………………………………………… 2.７．2有源电力滤波器补偿特性的基本要 求…………………………… ２.7.３影响有源电力滤波器补偿特性的因素…………………………… 2．7.4并联型有源电力滤波器补偿特性……………………………… 2.８ 谐波源的数学模型的研究……………………………………………… ２.8.1 单相桥式整流电路非线性负荷………………………………… 2.8.2 三相桥式整流电路非线性负荷.………………………………… ３ 基于瞬时无功功率的谐波检测方法…………………………………………… 3．1谐波检测的几种方法比较…………………………………………… 3.２三相电路瞬时无功功率理论…………………………………………… ３．２.１瞬时有功功率和瞬时无功功 率……………………………………… 3.2．2瞬时有功电流和瞬时无功电流……………………………………… 3.3 基于瞬时无功功率理论的p q -谐波检测算法．…………………… 3.４基于瞬时无功功率理论的p q i i -谐波检测法.…………………… ４并联有源电力滤波器的控制策略…………………………………………… 4.1并联型有源电力滤波器系统构成及其工作原理………………………… ４.2并联有源电力滤波器的控制研究.……………………………… ４．２.１并联有源电力滤波器直流侧电压控制…………………… 4．2．2有源电力滤波器电流跟踪控制技术…………………………… 4.2．２．1 P ＷM 控制原理………………………………………… ４.2.２.2滞环比较控制方

谐波产生的根本原因及治理对策

谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流,以便把谐波 电压控制在限定值之内,抑制谐波电流主要有四方面的措施: 1)降低谐波源的谐波含量。也就是在谐波源上采取措施,最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极,能够提高电网质量,可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。2)采取脉宽调制(PWM)法。采用脉宽调制(PWM)技术,在所需要的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲,这种方法可以大大抑制谐波的产生。3)在谐波源处吸收谐波电流。这类方法是对已有 的谐波进行有效抑制的方法,这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。4)改善供电系统及环境。对于供电系统来说,谐波的产生不可避免,但通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波 对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会 增大。对谐波源负荷由专门的线路供电, 减少谐波对其它负荷的影响,也有助于集中抑制和消除高次谐波。 谐波的产生原因及其危害介绍 一、概述 在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。因此，谐波是电力质量的重要指标之一。[/B][/size] 谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热：使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏：降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。谐波注入电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气，电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。

中频炉谐波治理

中频炉滤波器----中频感应炉节能熔炼技术 摘要铸造企业是耗能大户，其中以中频炉耗电最多，同时也存在巨大的节能潜力。本文从企业用电环境入手，同时结合中频炉自身的节电空间，简要说明了中频炉节电的一些基本途径，这些办法已经在部分企业中实际应用，值得在铸造和其他使用中频炉的企业推广。中频炉节能熔炼技术对降低企业成本、提高企业生产竞争力有积极的作用，同时符合国家低碳经济政策，有较好的社会效益。 关键词中频炉无功补偿节能基本电费力调电费 1.前言 中频感应炉-采用变流技术，把50Hz电源变成150Hz—10kHz，然后利用感应涡流加热原理对金属进行加热熔炼，适合用于冶炼优质钢与合金。中频炉具有维护方便，操作简单可靠，可准确地控制且具有调整熔化速度快，溶液温度均匀等优点。 与冲天炉对比中频炉有节能、环保、工人作业环境好、劳动强度小等优点；与工频感应炉相比中频炉有融化速度快、生产效率高、适应性强、使用灵活、电磁搅拌效果好、启动操作方便等优点。 中频炉熔炼金属时需要消耗大量电能，其节能降耗也是一个受到企业和社会各方都关注的问题。现在笔者从企业用电环境入手，同时结合中频炉自身的节电空间，阐述一些中频炉节能降耗的基本途径。 2.新增中频炉设备时需了解尽量多的用电信息，从源头节约开支。 2.1到供电局电力确认现有线路容量能否满足中频炉用电要求

2.2了解当地供电政策，确认是否允许使用中频炉。 例如：广州部分地区禁止新增中频炉，如果在报装变压器前隐瞒情况，最后可能无法通过验收，即使设备安装上也无法送电。 2.3确认允许用电时间。 有些地方虽然供电局同意安装中频炉，但对这类用电大户的用电时间有限制，只允许在平、谷（或夜间）时间使用。 2.4各地峰、谷、平用电时间不同，不能照搬。 中山-高峰：14：00-17：00；19：00-22：00 平段：8：00-14：00；17：00-19：00； 22：00-24：00 低谷：0：00-8：00 佛山-高峰：9：00－12：00；19：00－22：00； 平段：8：00－9：00； 12：00－19：00； 22：00－24：00 低谷：0：00－8：00； 考虑错开用电高峰时间，连续生产时间中山比佛山长5个小时，用电政策优惠一些。 中山-22：00-24：00（平）0：00-8：00（谷）8：00-14：00（平） 佛山-22：00-24：00（平）0：00-8：00（谷）8：00－9：00（平） 2.5各地电价也不同。佛山比中山多了2.2分/kWh的燃气燃油加工费（平均增加3%用电成本）。 2.6中频炉对电网的谐波干扰比较大，新厂选址尽量远离医院、学校、精密加工企业。否则可能会遭到供电部门强行要求用电电能质量达国标要求。 3.计划新增电气设备时，哪些可以节约投资 3.1用电计量点 尽量集中全厂的用电计量点，最好单点高压计量，这样可以减少无功补偿设备的投资。 3.2中频炉专用变压器供电电压，建议如下表：

电力谐波的产生原因及其抑制方法

电力谐波的产生原因及其抑制方法 随着工业的快速发展，在电力系统中，非线性负荷大量增加。这样的非线性负荷在电网中产生的干扰越来越严重，也越来越复杂化，使得电网的供电质量越来越差，对同一电网的其他用电设备和小型用户的影响越来越大。在电力系统中，谐波污染与电磁干扰、功率因数降低成为了三大公害。 一、谐波产生的原因 谐波是指一个电气量的正弦波分量．其频率为基波频率的整数倍，不同频率的谐波对不同的电气设备会有不同的影响。谐波主要由谐波电流源产生，当正弦波(基波)电压施加到非线性负载上时，负载吸收的电流与其上施加的电压波形不一至，其电流发生了畸变。由于负载与整个网络相连接，这样畸变电流就可以流人到电网中，这样的负载就成了电力系统中的谐波源。 二、谐波源的种类 在电力系统中产生谐波的主要谐波源有两种。 1．含有半导体等非线性电气元件的用电设备。比如工业中常见的各种整流电气装置、大容量变频器、大型交直流变换装置以及其他的电力、电子装置。 2．含有电弧和铁磁材料等的非线性材料的用电设备，比如电弧炉、变压器、发电机组等电气设备。 三、谐波的危害 1．使供电线路和用电设备的热损耗增加。 (1) 谐波对线路的影响 对供电线路来说，由于集肤效应和邻近效应，线路电阻随着频率的增加会很快增加，在线路中会有很大的电能浪费。另外，在电力系统中，由于中性线电流都很小，所以其线径一般都很细，当大量的谐波电流流过中性线时，会在其上产生大量的热量，不仅会破坏绝缘，严重时还会造成短路，甚至引起火灾。 而当谐波频率与网络谐振频率相近或相同时，会在线路中产生很高的谐振电压。严重时会使电力系统或用电设备的绝缘击穿，造成恶性事故。 (2) 对电力变压器的影响 谐波电琏的存在增加了电力变压器的磁滞损耗、涡流损耗及铜损，对带有不对称负荷的变压器来说，会大大增加励磁电流的谐波分量。 (3)对电力电容器的影响 由于电容器对谐波的阻抗很小，谐波电流叠加到基波电流上，会使电力电容器中流过的电流有很大的增加，使电力电容器的温升增高，引起电容器过负荷甚至爆炸。同时，谐波还可能与电容器一起在电网中形成谐振，并又施加到电网中。 (4)对电机的影响 谐波会使电机的附加损耗增加，也会产生机械震动，产生甚至引起谐波过电压．使得电机绝缘损坏。 2．对继电保护和自动装置的影响 对于电磁式继电器来说，电力谐波常会引起继电保护以及自动装置的误动作或拒动，造成整个保护系统的可靠性降低．容易引起系统故障或使系统故障扩大。 3．对通信线路产生干扰。 在电力线路上流过幅度较大的奇次低频谐波电流时，通过电磁耦合，会在邻近电力线路

电力系统谐波分析及抑制技术研究

电力系统谐波分析及抑制技术研究 发表时间：2018-04-11T09:51:58.123Z 来源：《电力设备》2017年第32期作者：杜占科杨正张彬[导读] 摘要：谐波的存在会增加电网的供电损耗。并影响电网的安全运行。 （国网新疆电力公司阿克苏供电公司新疆阿克苏市 843000）摘要：谐波的存在会增加电网的供电损耗。并影响电网的安全运行。因此，如何抑制电网谐波引起了广泛的讨论。本文论述了当前电力系统谐波的产生的主要原因，并分析了电力谐波的危害，提出了几种电力谐波的抑制技术，为电力系统谐波问题提供帮助。 关键词：电力系统；谐波；危害；滤波器；抑制在电力系统用电，输电，发电等过程中，谐波已成为不可避免的问题，其已危及电力产生和输送以及用电方的安全运行。鉴此，分析谐波并最大限度地抑制谐波成为电力系统工作的重要课题。下面，就电力系统谐波及其危害进行详细分析，并提出有效的抑制谐波措施。 1.电力系统的谐波 （1）用电技术方面。在现代电力系统中，随着人们节能意识的加强以及电力电子技术的发展，众多通过电力电子开关、以非正弦电流方式高效用电的新型非线性负载得到了广泛的应用。这些以非正弦电流方式用电的新型非线性负载已经成为当今电力负载中最主要的谐波源。1992年，日本电气学会对其国内产生谐波的行业按比例进行了一个统计，除楼宇中的部分照明电源、冶金行业的电弧炉外，其他行业的谐波源大多来自电力电子装置，根据日本电气学会的统计，其比例高达90%。从表中还可以看出，来自楼宇的谐波源所占比例高达40.6%，其谐波主要由办公及家用电器等产生。可见，谐波畸变不再是工业设备所特有的现象，如今谐波现象已经蔓延到电力升降机、不间断电源、电视机、个人计算机等商业和居民用电设施中的电子设备。 （2）发电技术方面。由于当今社会对常规化石能源的需求日益增加，能源耗尽的危机日益严重，人们开始追求对清洁、无污染的新能源的开发利用。在电力生产中，许多利用清洁无污染的可再生能源发电的发电方式，如风能发电、太阳能发电、燃料电池发电等发电方式得到了越来越广泛的应用。这些新型电源大多以非正弦、非工频的方式供电，而传统公用电网是以三相电压、电流的对称正弦要求为发电与用电的品质指标。传统公用电网为了接纳非正弦、非工频的新型电源，一般通过电力电子电能转换装置将非正弦、非工频的电源转换为正弦、工频的交流电源，从而实现不同频率的电源或电网的同步运行。比如在输送风电的过程中，一般采用变频装置将风电接入电网，在此过程中，变频装置将会向电网注入一定数量的谐波，使得电网谐波来源更加复杂。 （3）输电技术方面。为了提高电压质量和系统的稳定性以及解决大容量远距离输电等问题，柔性交流输电技术和高压直流输电技术得到极大的发展和应用。柔性交流输电技术和高压直流输电技术以电力电子技术为支撑，通过电力电子装置实现对电网运行方式的灵活控制、调节，以实现对电能的安全、高效、经济输送。这些电力电子装置主要包括：用于提供无功功率补偿以改进电网电压控制和系统稳定性的静态无功补偿器（SVC）；用于提高输电线路输电容量和改善线路运行情况的可控串联补偿装置（TCSC）；用于电网潮流控制的统一潮流控制器（UPFC）以及用于高压直流输电技术的高压直流换流器等。上述电力电子装置大多数具有一个共同特性，就是产生谐波。因此，在使用这些装置对输电技术进行改造时，对其产生的谐波不得不进行一个详细的评估。 2.谐波的危害 谐波注入电力系统将会严重恶化电网的电气运行环境，危害电力系统的安全、稳定运行，同时，还会对电网电气设备以及用户用电设备的安全造成危害。 首先，对整个电网来说，谐波的产生与输送，将在输电网中增大网损，降低电能传输的效率；谐波电流在线路中引起畸变压降，降低了电网的电压质量；新型非线性负载的间断性用电方式降低了电源电压的工作效能；谐波电流恶化交流电能传输中的电气环境，易引发系统崩溃。 其次，对电网中的电气设备而言，因为电网中的电气设备是按工频、正弦电流工作方式设计的，谐波电流流过将会影响其最佳工作状态。例如：谐波电流会对电机、变压器等电磁设备的绕组及铁芯引起额外发热，使损耗增加，降低电磁设备的使用寿命；谐波电流会影响功率处理器、互感器的测量精度，引起电力测量的误差；谐波电流有可能造成继电保护装置、自动控制装置的工作紊乱；谐波电流的存在还可能会降低断路器、熔断器等设备的开断能力。 此外，随着工业控制技术的发展，工业生产中许多精密仪器、复杂的控制系统等对电能质量的要求也越来越高。谐波电流对其造成的影响，有可能会使工业生产造成巨大的经济损失。 3.电力系统的谐波抑制技术 如前文所述，电力系统谐波造成低劣的供电电能质量，严重危害电力系统的安全稳定运行和电网电气设备、用户用电设备的安全。在现有的技术水平下，为避免谐波的危害，保障电网及用户的利益，对电力系统的谐波抑制，已经成为电气工程学科的一个热门研究领域。目前对电力系统谐波抑制的方法主要可以分为预防性电力谐波抑制技术和补救性电力谐波抑制技术两种方法。 3.1预防性电力谐波抑制技术 预防性电力谐波抑制技术是指在设计构建系统或设备的过程中，通过选取合理的线路结构及元件参数，避免产生谐波或减少谐波。常见的预防性电力谐波抑制技术有如下几种：（1）利用设备的电气特性。该方法主要是对电气设备采用有效的接线方法或结构形式来减少或消除接入电力系统的设备所产生的谐波。比如对于变压器来说，其绕组采用三角形的接线方式能隔断3倍频谐波电流的流通。 （2）配电网重构。对多个谐波源同时接入电网的情况，可通过对配电网重构的方法，实现降低公共连接点总的谐波限值。这种方法是通过对配电网中的负荷进行再分配，限制负荷中非线性负荷的比例，控制非线性负荷产生的谐波电流在一定的范围内，使公用母线上的谐波电流限值不超过电力部门制定的标准。该方法只是达到降低谐波限值的目的，并没有达到谐波隔离的效果，谐波电流仍会注入电网中，有可能对电网及其他用户造成损害。显然，这并不是一种合理的谐波抑制的方法。（3）多脉波整流技术和高功率因数PWM整流技术。多脉波整流技术是将两个或更多个相同结构的整流电路按一定的规律组合，将整流电路进行移相多重联结，利用各整流负载的谐波电流相位差，使其相互叠加后可削弱或抵消电源输入端的部分谐波电流。例如12脉波整流技术可以有效削弱5次和7次谐波，24脉波整流技术可以有效消除11次和13次谐波。随着技术的发展，多脉波整流技术的脉波数可以达到一个很高的值，但同时也使系统结构更为复杂，需要对其可靠性、经济性等因素进行全面衡量。

家用电器的谐波分析与抑制

图1　无源滤波电路图 2　T DA 4817G 管脚排列与管脚功能图 图3　T DA 4817G 应用电路图 家用电器的谐波分析 与抑制 浣喜明　湘潭机电高等专科学校(411101) 本文分析了家电产品对电网谐波的影响,介绍了功率因数的有源和无源校正方法。 关键词:家用电器　电网谐波　PF C 家用电器中采用电力电子线路取代传统电路,使其性能得到了很大的改善,但是它也产生大量的高次谐波注入电网,使电压、电流波形畸变,功率因数下降(严重时可降至0.6左右),这导致供电线路和变压器过热,用电器的额定值降低,常常引发设备事故。1　家用电器对电网谐波的影响 电网中存在非线性负载,这是产生高次谐波的主要原因。 各种家用电器中往往包含有可控或不可控的整流电路和大容量滤波电容等非线性元件,整流过程中二极管的导通角很小,它使输入交流电流不再呈正弦波,而是大幅度的尖脉冲,这种波形的电流,其基波分量很小,含有大量的高次谐波并注入电网。 电视机、影碟机、录相机、微型计算机等家用电器大都采用开关电源,它的变换频率高,电流波形为非正弦波,是家用电器中主要的谐波源。 随着家用空调器、电冰箱、电烤箱、微波炉等大功率电器的日益普及,电网三相低压不平衡的现象越来越严重,这也会使电网电流波形畸变,产生有害的谐波。 2　家用电器谐波的抑制措施 抑制谐波实质上是进行功率因数校正(Pow er F acto r Cor rection,简称 PF C )。功率因数校正分为无源校正和有源校正。 2.1　家用电器功率因数的无源校正 在电路中加入LC 滤波器来消除电流谐波、提高功率因数的方法称为无源校正。一种常用的无源滤波电路如图1所示,图中L 1、L 2、C 1、C 2和二极管D 5、D6、D7、C3、C4组成电源滤波器,这种电 路功率因数可达0.95,总电路谐波含量小于20%,它电路简单、成本低、适合各种家用电器的功率因数校正,但其谐波含量高、装置体积大是它的缺点。2.2　家用电器功率因数的有源校正 为了克服无源校正的缺点,在传统整流电路中加入有源开关,通过控制开关的通断强迫输入电流跟随输入电压变化,从而获得接近于1的功率因数,这种方法称为有源校正。 西门子公司生产的T DA 4817G 是一种性能价格比很高的单片P FC 控制IC ,适合几十至几百伏安的小功率家用电器的功率因数校正。它采用DIP 8封装,其 管脚排列与管脚功能如图2所示。 T DA 4817G 由误差放大器、电流比较器、零电流检测器、单象限乘法器、逻辑电路驱动器、内部电源等组成,是典型的变化频率断续工作电流型PF C 控制IC 。图3是T D A 4817G 的典型应用电路。理论和实际都证明,经T DA 4817G 校正后,输入交流电流与交流电压的波形均为平滑的正弦波,且相位同步。该电路作为一种升压变换电路,输入电压220V ,输出电压380～450V ,功率容量40～300W ,电路总谐波畸变 T HD 小于8%,线路功率因数大于0.99,效率可达 ?10?1 1998 家用电器科技 □综　述

中频炉谐波治理

中频炉谐波治理： 中频炉谐波治理装置中频感应炉的电源系统是电力系统中数量最大的谐波源，常见的为中频炉和高频感应炉电源等。 简介： 一般6脉冲中频炉，主要产生5、7次特征谐波;对于12脉冲换流装置，主要为5、11、13次特征谐波。一般情况下，小型换流装置采用6脉冲，较为大型采用12脉冲，如炉变压器双副边成Y/△型接线，达成30度的移相;或者两台炉变压器高压侧采外延三角或曲折型接线等移相措施加次级双副边星角接线形成24脉动中频电源，以降低谐波对电网的影响程度。 中频炉在使用时产生大量的谐波，导致电网中的谐波污染非常严重。谐波使电能传输和利用的效率降低，使电气设备过热，产生振动和噪声，并使其绝缘老化，使用寿命降低，甚至发生故障或烧毁;谐波会引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容补偿设备等设备烧毁。在无功补偿不能使用的情况下，会发生无功罚款，导致电费增加。谐波还会引起继电器保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波会对通信设备和电子设备产生严重干扰，因而，改善中频炉电力品质成为应对的主要着力点。 参数： 频率：50Hz; 电压：400V-750V;

负载：GW系列0.5T、0.75T、1T、1.5T、3T中频熔炼炉; 变压器容量：315kva、500kva、630kva、800kva、1000kva; 效果与特点： 1、以吸收谐波为第一功能，经过谐波治理，注入PCC点电流、电压满足GB/T14549-1993标准允许值。 2、滤波效果明显，5、7、11次谐波电流吸收率达75%以上。 3、提高变压器利用率，改善变压器温升和噪音。 4、降低系统损耗，提高生产效率。 5、平稳投切，改善三相不平衡。