電能質(zhì)量和節(jié)能技術(shù)電能質(zhì)量和節(jié)能技術(shù)1我們的目標(biāo)：創(chuàng)造安全、綠色、高效的供電系統(tǒng)。高質(zhì)量的供電系統(tǒng)也是節(jié)能的。我們的目標(biāo)：創(chuàng)造安全、2

現(xiàn)代供電系統(tǒng)電能形式多樣化----火電、水電、核電、風(fēng)電、光電、潮汐電更凸現(xiàn)提高電能質(zhì)量和節(jié)電的重要地位----智能電網(wǎng)現(xiàn)代供電系統(tǒng)電能形式3供電電能質(zhì)量:頻率電壓波動波形畸變電壓閃變功率因數(shù)三相系統(tǒng)不平衡

均已制訂有響應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)

供電電能質(zhì)量:頻率4供電現(xiàn)狀

提高供電質(zhì)量和節(jié)能的方向措施

電力部門努力提高供電質(zhì)量現(xiàn)實電力市場有多因素干擾實際提高電能質(zhì)量需求旺盛供電現(xiàn)狀

提高供電質(zhì)量和節(jié)能的方向措施電力部門努力提高供電5一、頻率frequency國標(biāo)規(guī)定電網(wǎng)供電頻率為500.5Hz。對頻率敏感的儀器或設(shè)備影響大。如同步機(jī)、電鐘、調(diào)諧設(shè)備等。一般頻率由供電系統(tǒng)確定.一、頻率frequency6二、電壓波動

magnitudeofa

voltagefluctuation電壓波動為電壓最大和最小有效值之差與額定電壓的百分?jǐn)?shù)，即

電壓波動常會引起許多電工設(shè)備不能正常工作。如軋鋼機(jī)軋制的鋼板出現(xiàn)花紋，影響鋼板質(zhì)量。二、電壓波動7國標(biāo)規(guī)定了各個電壓等級的電壓波動允許范圍，額定電壓kV電壓波動允許值Vt，%10及以下2.535-1102220及以上1.6國標(biāo)規(guī)定了各個電壓等級的電壓波動允許范圍，8引起電壓波動的原因是系統(tǒng)內(nèi)的無功功率或無功電流變化。電壓波動計算:ΔU=ΔQ/Smin

式中：Smin為系統(tǒng)最小短路容量。電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件9三、三相不平衡度unbalancefactor由于長距離送電或大功率不對稱的負(fù)荷（如電氣化鐵路）的存在，會引起供電系統(tǒng)三相不平衡現(xiàn)象。三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值百分比表示。電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2％，短時不得超過4％。三、三相不平衡度unbalancefactor10

以上指標(biāo)與節(jié)能的關(guān)系不太大，但以下幾項就有直接的關(guān)系。以上指標(biāo)與節(jié)能的關(guān)系不太大，但以下幾項就有直接的關(guān)系。11四、閃變flicker

閃變是人對照度波動的主觀視感。引起閃變的設(shè)備主要有電弧爐、點(diǎn)焊機(jī)等。供電系統(tǒng)里伴隨閃變會有大量的無功流，雖然是瞬間發(fā)生，但這種無功電流的量很大，所以造成的損耗就大。四、閃變flicker12

容量小于10MVA的電弧爐變壓器常在高壓側(cè)裝設(shè)電抗器，以降低短路電流和穩(wěn)定電弧電流；而較大容量電弧爐的變壓器，由于其本身漏抗已大不需再串電抗器。

電弧爐閃變可預(yù)測：

短路壓降法（scvd）最大無功功率變動量法

互降常數(shù)法容量小于10MVA的電弧爐變壓器常在13

節(jié)能計劃:1,供電系統(tǒng)的容量足夠大時，也能減少閃變的發(fā)生，因而減少損耗。

2,直流電弧爐電流平穩(wěn)，且三相對稱，與同容量交流電弧爐比，電壓波動和閃變可降50%，因而節(jié)能，但投資較大，大約比交流電弧爐增加30%以上。

3,另解決方法是在發(fā)生閃變現(xiàn)象的供電系統(tǒng)裝設(shè)SVC（靜止無功補(bǔ)償裝置），可以瞬間補(bǔ)償大量的無功，從而達(dá)到節(jié)能的目的。有關(guān)SVC,后面有介紹.節(jié)能計劃:14五、功率因數(shù)powerfactor供電系統(tǒng)的功率因數(shù)與節(jié)能增容有關(guān)。P——有功功率kWQ——無功功率kVarS——視在功率kVA功率因數(shù)——COS=P/SSQP五、功率因數(shù)powerfactorSQP15供電管理部門對功率因數(shù)有要求,一般為

COS

0.9功率因數(shù)低時，較大的無功電流造成很大的供電系統(tǒng)有功損耗，并會引起較大的線路壓降，使負(fù)荷端電壓較低，影響用電質(zhì)量——設(shè)備欠壓運(yùn)行。動力設(shè)備長期欠壓運(yùn)行的后果則是動力設(shè)備燒毀。供電管理部門對功率因數(shù)有要求,一般為16COS

較低時需進(jìn)行無功補(bǔ)償——電容供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償量(即補(bǔ)償電容容量)可以計算Q=P（tg-tg）PPSQQSCOS較低時需進(jìn)行無功補(bǔ)償——電容PPSQQS17損耗與供電電流的平方成正比。供電系統(tǒng)供電電流如能降低20%,則在供電系統(tǒng)輸電線上的有功損耗降低36%.所以補(bǔ)償功率因數(shù)減少供電系統(tǒng)的線損有很大節(jié)能意義.損耗與供電電流的平方成正比。18

對一配電變壓器，其所需配置的無功功率補(bǔ)償量可以估算為配電變壓器容量的1/3。如配電變壓器容量為1250kVA，則可估算電容器的補(bǔ)償量約為450kVar。對一配電變壓器，其所需配置的無功功率補(bǔ)償量可以估算為配19就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償

12500kVA8%10kV負(fù)荷集中補(bǔ)償就地補(bǔ)償就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償12500kVA10kV負(fù)荷集中補(bǔ)償就地20原則是采用就地補(bǔ)償方式所以在條件滿足時，應(yīng)采用就地補(bǔ)償——降低供電系統(tǒng)線損、增加變壓器出力原則是采用就地補(bǔ)償方式21

六、諧波harmornic

國際上公認(rèn)的諧波定義為“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍“，由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍,常稱之為“高次諧波”。六、諧波harmornic22

權(quán)威諧波定義:

“諧波分量為周期量的傅立葉級數(shù)中大于1的h次分量”.(IEV101-04-39)

對諧波h次的定義為“以諧波頻率和基波頻率之比表達(dá)的整數(shù)”.(IEV101-04-40)

“諧波為一周期波或量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”.(IEEE標(biāo)準(zhǔn)519-1981)

權(quán)威諧波定義:23諧波

現(xiàn)場實測到的諧波電壓和電流波形諧波現(xiàn)場實測到的諧波電壓和電流波形24供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生主要有兩類負(fù)荷：1.

半導(dǎo)體非線性元件;2.含電弧和鐵磁非線性設(shè)備.半導(dǎo)體電力電子設(shè)備是由于電路中強(qiáng)迫換流而產(chǎn)生諧波，比如三相全波整流。這是應(yīng)用最多產(chǎn)生諧波的電路。變壓器設(shè)計不當(dāng)和電弧爐也產(chǎn)生諧波。供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生主要有兩類負(fù)荷：25冶金、鋼鐵、石油、半導(dǎo)體、電氣化鐵道、半導(dǎo)體等行業(yè)是諧波的產(chǎn)生大戶。常用工業(yè)設(shè)備——整流(直流)電源，變頻電源。如電解鋁廠的電解槽設(shè)備，鋼廠軋鋼機(jī)、電弧爐，直流鍍膜設(shè)備，半導(dǎo)體材料生產(chǎn)設(shè)備，中頻熔煉爐等都是產(chǎn)生諧波的設(shè)備，其產(chǎn)生的諧波對供電系統(tǒng)有不可忽視的破壞作用。冶金、鋼鐵、石油、半導(dǎo)體、電氣化鐵道、半導(dǎo)體等行業(yè)是諧波26

近年來,電力電子技術(shù)的發(fā)展及其工業(yè)和交通部門的供電系統(tǒng)中,廣泛的應(yīng)用(電氣化鐵道,電弧爐煉鋼等),諧波的有害影響已十分嚴(yán)重.世界許多國家,包括我國，先后制訂相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)加以限制.

27

當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性負(fù)荷時,負(fù)荷吸收的電流與施加的電壓波形不同,畸變的電流會影響電流回路中的配電設(shè)施,如變壓器,開關(guān)設(shè)備等,產(chǎn)生畸變電壓,然后影響所有負(fù)荷.

此諧波電流值實際上與50Hz的基波電壓和供電網(wǎng)的阻抗無關(guān).因此大多數(shù)的諧波源可視為”恒流源”.

當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性負(fù)28電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件29研究諧波問題的意義供電諧波屬于電力系統(tǒng)污染,其影響比自然環(huán)境污染范圍大,距離遠(yuǎn)。

諧波污染主要影響:1．對旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加功率損耗和發(fā)熱，產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩,降低出力；

研究諧波問題的意義302．對無功補(bǔ)償電容器組引起諧振或諧波電流放大，導(dǎo)致電容器因過負(fù)荷過電壓而損壞；對電力電纜也會造成過負(fù)荷或過電壓擊穿；電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件31電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件323．對供電網(wǎng)和導(dǎo)線增加損耗,嚴(yán)重的甚至燒毀；3．對供電網(wǎng)和導(dǎo)線增加損耗,嚴(yán)重的甚至燒毀；334．電流波形的畸變明顯影響斷路器的斷路容量；熔斷器是由于發(fā)熱,熔片熔斷的.

熔斷器由幾個帶狀熔片組成，它們對諧波過流集膚效應(yīng)引起的發(fā)熱很敏感；4．電流波形的畸變明顯影響345．變壓器會增加附加發(fā)熱,

降低帶負(fù)荷能力;6．調(diào)速驅(qū)動器(ASD)在諧波干擾下,

影響其工作狀態(tài);7.電子設(shè)備的信號系統(tǒng)受干擾工作不正常;5．變壓器會增加附加發(fā)熱,358.照明設(shè)備壽命降低;9.對繼電保護(hù)和自控裝置產(chǎn)生誤動作或拒動;10.影響儀表電量計量準(zhǔn)確或損壞;11.造成通訊干擾.

從以上內(nèi)容可見，諧波導(dǎo)致系統(tǒng)損耗增加是明顯而突出的后果，應(yīng)有效消除供電系統(tǒng)的諧波。8.照明設(shè)備壽命降低;36對諧波的管理和監(jiān)測必須區(qū)別諧波和暫態(tài)現(xiàn)象，根據(jù)傅立葉級數(shù)的基本理論，被變換的波形必須是周期性的和不變的。中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549—93對諧波的管理和監(jiān)測37一般變流裝置的原理結(jié)構(gòu)為三相交—直整流、交—直—交變頻和交—交變頻（較少應(yīng)用）。大量應(yīng)用的為交—直整流和交—直—交變頻設(shè)備。直流+inverter中頻一般變流裝置的原理結(jié)構(gòu)為直流+inverter中頻38這類設(shè)備在三相電源交流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù)由整流脈波數(shù)決定：六脈波整流：h=6P±1P=1,2,3,……則可以確定，供電系統(tǒng)產(chǎn)生的特征諧波主要為5、7、11和13次諧波。諧波次數(shù)越高，諧波含量越小。所以更高次的諧波可忽略。這類設(shè)備在三相電源交流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù)由整流脈波數(shù)決39Y十二脈波整流:h=12P±1P=1,2,3,……根據(jù)這個原理，可以設(shè)計制造高脈波整流設(shè)備，以減少某些諧波含量，達(dá)到節(jié)能的目的。Y十二脈波整流:h=12P±1根據(jù)這個原理，可40變流設(shè)備在產(chǎn)生諧波的同時，使設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)也比較低，影響供電質(zhì)量。一般此類設(shè)備的功率因數(shù)在0.7-0.8左右。（現(xiàn)有些整流變頻設(shè)備應(yīng)用新技術(shù)后，其功率因數(shù)能達(dá)到0.9以上）。變流設(shè)備在產(chǎn)生諧波的同時，使設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)也比較低，影響供41供電系統(tǒng)存在諧波就應(yīng)該進(jìn)行治理。一般采用裝設(shè)無源濾波器（FC）的技術(shù)來達(dá)到濾波的目的。裝設(shè)濾波器的同時可以對供電系統(tǒng)進(jìn)行功率因數(shù)的補(bǔ)償，一舉兩得。供電系統(tǒng)存在諧波就應(yīng)該進(jìn)行治理。42高壓（10kV）濾波補(bǔ)償裝置高壓（10kV）濾波補(bǔ)償裝置43低壓（400V）濾波補(bǔ)償裝置低壓（400V）濾波44常用濾波器（FC）有多種結(jié)構(gòu)，如下圖所示。常用濾波補(bǔ)償支路及其接線方式

(1)單調(diào)諧濾波支路(2)二階減幅型濾波支路

(3)C型濾波支路LCLRCLC1C2R（2）（3）（1）常用濾波器（FC）有多種結(jié)構(gòu)，如下圖所示。常用濾波補(bǔ)償支路及45單調(diào)諧濾波器由于其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便及價格較低而被廣泛采用。由于大多生產(chǎn)負(fù)荷是在不斷變化的，所以濾波支路補(bǔ)償量也要跟隨發(fā)生變化，否則會出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象（過補(bǔ)償也會耗能）。靜止無功補(bǔ)償裝置——SVC靜止無功補(bǔ)償裝置有多種結(jié)構(gòu)——TCT、TCR、TSC、SR。單調(diào)諧濾波器由于其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便及價格較低而被廣泛采用。46TCRTSCSRTCT靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)的多種結(jié)構(gòu)簡圖TCRTSCSRTCT靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)的多種結(jié)構(gòu)簡47實例單晶爐可投切單調(diào)諧濾波支路400V單晶爐裝設(shè)可投切單調(diào)諧濾波支路后,功率因數(shù)從0.7提高到0.98,實際工作電流從190A降到150A,實例單晶爐可投切單調(diào)諧濾波支路400V單晶爐裝設(shè)可投切單調(diào)48現(xiàn)代技術(shù)——有源濾波器ActivePassionFilter有源濾波簡單理解就是波形補(bǔ)償，因為諧波是非線性負(fù)荷使供電波形發(fā)生畸變，只要對畸變的波形進(jìn)行波形補(bǔ)償，即缺少的或多余的波形部分用另外的波形完全補(bǔ)充或抵消，就可以得到理想的正弦波形。下面的三個波形分別是有源濾波器補(bǔ)償前、補(bǔ)償后和補(bǔ)償波形（理論計算結(jié)果）。現(xiàn)代技術(shù)——有源濾波器49電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件50目前有源濾波器的價格與無源濾波比還是比較高，所以多用在某些特殊工況場合.為降低成本，現(xiàn)在多采用有源濾波和無源濾波混合的方案。目前有源濾波器的價格與無源濾波比還是比較高，所以多用在某些特51隨著1994年3月1日國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》——GB/T14549-93國家標(biāo)準(zhǔn)的頒布實施，以法律的形式規(guī)定了供電系統(tǒng)的諧波限制及治理標(biāo)準(zhǔn)。電力部門對諧波的危害和治理的認(rèn)識也得到進(jìn)一步提高，積極創(chuàng)造條件對供電系統(tǒng)的諧波進(jìn)行綜合治理。隨著1994年3月1日國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)52謝謝！謝謝！53電能質(zhì)量和節(jié)能技術(shù)電能質(zhì)量和節(jié)能技術(shù)54我們的目標(biāo)：創(chuàng)造安全、綠色、高效的供電系統(tǒng)。高質(zhì)量的供電系統(tǒng)也是節(jié)能的。我們的目標(biāo)：創(chuàng)造安全、55

現(xiàn)代供電系統(tǒng)電能形式多樣化----火電、水電、核電、風(fēng)電、光電、潮汐電更凸現(xiàn)提高電能質(zhì)量和節(jié)電的重要地位----智能電網(wǎng)現(xiàn)代供電系統(tǒng)電能形式56供電電能質(zhì)量:頻率電壓波動波形畸變電壓閃變功率因數(shù)三相系統(tǒng)不平衡

均已制訂有響應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)

供電電能質(zhì)量:頻率57供電現(xiàn)狀

提高供電質(zhì)量和節(jié)能的方向措施

電力部門努力提高供電質(zhì)量現(xiàn)實電力市場有多因素干擾實際提高電能質(zhì)量需求旺盛供電現(xiàn)狀

提高供電質(zhì)量和節(jié)能的方向措施電力部門努力提高供電58一、頻率frequency國標(biāo)規(guī)定電網(wǎng)供電頻率為500.5Hz。對頻率敏感的儀器或設(shè)備影響大。如同步機(jī)、電鐘、調(diào)諧設(shè)備等。一般頻率由供電系統(tǒng)確定.一、頻率frequency59二、電壓波動

magnitudeofa

voltagefluctuation電壓波動為電壓最大和最小有效值之差與額定電壓的百分?jǐn)?shù)，即

電壓波動常會引起許多電工設(shè)備不能正常工作。如軋鋼機(jī)軋制的鋼板出現(xiàn)花紋，影響鋼板質(zhì)量。二、電壓波動60國標(biāo)規(guī)定了各個電壓等級的電壓波動允許范圍，額定電壓kV電壓波動允許值Vt，%10及以下2.535-1102220及以上1.6國標(biāo)規(guī)定了各個電壓等級的電壓波動允許范圍，61引起電壓波動的原因是系統(tǒng)內(nèi)的無功功率或無功電流變化。電壓波動計算:ΔU=ΔQ/Smin

式中：Smin為系統(tǒng)最小短路容量。電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件62三、三相不平衡度unbalancefactor由于長距離送電或大功率不對稱的負(fù)荷（如電氣化鐵路）的存在，會引起供電系統(tǒng)三相不平衡現(xiàn)象。三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值百分比表示。電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2％，短時不得超過4％。三、三相不平衡度unbalancefactor63

以上指標(biāo)與節(jié)能的關(guān)系不太大，但以下幾項就有直接的關(guān)系。以上指標(biāo)與節(jié)能的關(guān)系不太大，但以下幾項就有直接的關(guān)系。64四、閃變flicker

閃變是人對照度波動的主觀視感。引起閃變的設(shè)備主要有電弧爐、點(diǎn)焊機(jī)等。供電系統(tǒng)里伴隨閃變會有大量的無功流，雖然是瞬間發(fā)生，但這種無功電流的量很大，所以造成的損耗就大。四、閃變flicker65

容量小于10MVA的電弧爐變壓器常在高壓側(cè)裝設(shè)電抗器，以降低短路電流和穩(wěn)定電弧電流；而較大容量電弧爐的變壓器，由于其本身漏抗已大不需再串電抗器。

電弧爐閃變可預(yù)測：

短路壓降法（scvd）最大無功功率變動量法

互降常數(shù)法容量小于10MVA的電弧爐變壓器常在66

節(jié)能計劃:1,供電系統(tǒng)的容量足夠大時，也能減少閃變的發(fā)生，因而減少損耗。

2,直流電弧爐電流平穩(wěn)，且三相對稱，與同容量交流電弧爐比，電壓波動和閃變可降50%，因而節(jié)能，但投資較大，大約比交流電弧爐增加30%以上。

3,另解決方法是在發(fā)生閃變現(xiàn)象的供電系統(tǒng)裝設(shè)SVC（靜止無功補(bǔ)償裝置），可以瞬間補(bǔ)償大量的無功，從而達(dá)到節(jié)能的目的。有關(guān)SVC,后面有介紹.節(jié)能計劃:67五、功率因數(shù)powerfactor供電系統(tǒng)的功率因數(shù)與節(jié)能增容有關(guān)。P——有功功率kWQ——無功功率kVarS——視在功率kVA功率因數(shù)——COS=P/SSQP五、功率因數(shù)powerfactorSQP68供電管理部門對功率因數(shù)有要求,一般為

COS

0.9功率因數(shù)低時，較大的無功電流造成很大的供電系統(tǒng)有功損耗，并會引起較大的線路壓降，使負(fù)荷端電壓較低，影響用電質(zhì)量——設(shè)備欠壓運(yùn)行。動力設(shè)備長期欠壓運(yùn)行的后果則是動力設(shè)備燒毀。供電管理部門對功率因數(shù)有要求,一般為69COS

較低時需進(jìn)行無功補(bǔ)償——電容供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償量(即補(bǔ)償電容容量)可以計算Q=P（tg-tg）PPSQQSCOS較低時需進(jìn)行無功補(bǔ)償——電容PPSQQS70損耗與供電電流的平方成正比。供電系統(tǒng)供電電流如能降低20%,則在供電系統(tǒng)輸電線上的有功損耗降低36%.所以補(bǔ)償功率因數(shù)減少供電系統(tǒng)的線損有很大節(jié)能意義.損耗與供電電流的平方成正比。71

對一配電變壓器，其所需配置的無功功率補(bǔ)償量可以估算為配電變壓器容量的1/3。如配電變壓器容量為1250kVA，則可估算電容器的補(bǔ)償量約為450kVar。對一配電變壓器，其所需配置的無功功率補(bǔ)償量可以估算為配72就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償

12500kVA8%10kV負(fù)荷集中補(bǔ)償就地補(bǔ)償就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償12500kVA10kV負(fù)荷集中補(bǔ)償就地73原則是采用就地補(bǔ)償方式所以在條件滿足時，應(yīng)采用就地補(bǔ)償——降低供電系統(tǒng)線損、增加變壓器出力原則是采用就地補(bǔ)償方式74

六、諧波harmornic

國際上公認(rèn)的諧波定義為“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍“，由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍,常稱之為“高次諧波”。六、諧波harmornic75

權(quán)威諧波定義:

“諧波分量為周期量的傅立葉級數(shù)中大于1的h次分量”.(IEV101-04-39)

對諧波h次的定義為“以諧波頻率和基波頻率之比表達(dá)的整數(shù)”.(IEV101-04-40)

“諧波為一周期波或量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”.(IEEE標(biāo)準(zhǔn)519-1981)

權(quán)威諧波定義:76諧波

現(xiàn)場實測到的諧波電壓和電流波形諧波現(xiàn)場實測到的諧波電壓和電流波形77供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生主要有兩類負(fù)荷：1.

半導(dǎo)體非線性元件;2.含電弧和鐵磁非線性設(shè)備.半導(dǎo)體電力電子設(shè)備是由于電路中強(qiáng)迫換流而產(chǎn)生諧波，比如三相全波整流。這是應(yīng)用最多產(chǎn)生諧波的電路。變壓器設(shè)計不當(dāng)和電弧爐也產(chǎn)生諧波。供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生主要有兩類負(fù)荷：78冶金、鋼鐵、石油、半導(dǎo)體、電氣化鐵道、半導(dǎo)體等行業(yè)是諧波的產(chǎn)生大戶。常用工業(yè)設(shè)備——整流(直流)電源，變頻電源。如電解鋁廠的電解槽設(shè)備，鋼廠軋鋼機(jī)、電弧爐，直流鍍膜設(shè)備，半導(dǎo)體材料生產(chǎn)設(shè)備，中頻熔煉爐等都是產(chǎn)生諧波的設(shè)備，其產(chǎn)生的諧波對供電系統(tǒng)有不可忽視的破壞作用。冶金、鋼鐵、石油、半導(dǎo)體、電氣化鐵道、半導(dǎo)體等行業(yè)是諧波79

近年來,電力電子技術(shù)的發(fā)展及其工業(yè)和交通部門的供電系統(tǒng)中,廣泛的應(yīng)用(電氣化鐵道,電弧爐煉鋼等),諧波的有害影響已十分嚴(yán)重.世界許多國家,包括我國，先后制訂相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)加以限制.

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當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性負(fù)荷時,負(fù)荷吸收的電流與施加的電壓波形不同,畸變的電流會影響電流回路中的配電設(shè)施,如變壓器,開關(guān)設(shè)備等,產(chǎn)生畸變電壓,然后影響所有負(fù)荷.

此諧波電流值實際上與50Hz的基波電壓和供電網(wǎng)的阻抗無關(guān).因此大多數(shù)的諧波源可視為”恒流源”.

當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性負(fù)81電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件82研究諧波問題的意義供電諧波屬于電力系統(tǒng)污染,其影響比自然環(huán)境污染范圍大,距離遠(yuǎn)。

諧波污染主要影響:1．對旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加功率損耗和發(fā)熱，產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩,降低出力；

研究諧波問題的意義832．對無功補(bǔ)償電容器組引起諧振或諧波電流放大，導(dǎo)致電容器因過負(fù)荷過電壓而損壞；對電力電纜也會造成過負(fù)荷或過電壓擊穿；電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件84電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)課件853．對供電網(wǎng)和導(dǎo)線增加損耗,嚴(yán)重的甚至燒毀；3．對供電網(wǎng)和導(dǎo)線增加損耗,嚴(yán)重的甚至燒毀；864．電流波形的畸變明顯影響斷路器的斷路容量；熔斷器是由于發(fā)熱,熔片熔斷的.

熔斷器由幾個帶狀熔片組成，它們對諧波過流集膚效應(yīng)引起的發(fā)熱很敏感；4．電流波形的畸變明顯影響875．變壓器會增加附加發(fā)熱,

降低帶負(fù)荷能力;6．調(diào)速驅(qū)動器(ASD)在諧波干擾下,

影響其工作狀態(tài);7.電子設(shè)備的信號系統(tǒng)受干擾工作不正常;5．變壓器會增加附加發(fā)熱,888.照明設(shè)備壽命降低;9.對繼電保護(hù)和自控裝置產(chǎn)生誤動作或拒動;10.影響儀表電量計量準(zhǔn)確或損壞;11.造成通訊干擾.

從以上內(nèi)容可見，諧波導(dǎo)致系統(tǒng)損耗增加是明顯而突出的后果，應(yīng)有效消除供電系統(tǒng)的諧波。8.照明設(shè)備壽命降低;89對諧波的管理和監(jiān)測必須區(qū)別諧波和暫態(tài)現(xiàn)象，根據(jù)傅立葉級數(shù)的基本理論，被變換的波形必須是周期性的和不變的。中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549—93對諧波的管理和監(jiān)測90一般變流裝置的原理結(jié)構(gòu)為三相交—直整流、交—直—交變頻和交—交變頻（較少應(yīng)用）。大量應(yīng)用的為交—直整流和交—直—交變頻設(shè)備。直流+inverter中頻一般變流裝置的原理結(jié)構(gòu)為直流+inverter中頻91這類設(shè)備在三相電源交流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù)由整流脈波數(shù)決定：六脈波整流：h=6P±1P=1,2,3,……則可以確定，供電系統(tǒng)產(chǎn)生的特征諧波主要為5、7、11和13次諧波。諧波次數(shù)越高，諧波含量越小。所以更高次的諧波可忽略。這類設(shè)備在三相電源交流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波電流次數(shù)由整流脈波數(shù)決92Y十二脈波整流:h=12P±1P=1,2,3,……根據(jù)這個原理，可以設(shè)計制造高脈波整流設(shè)備，以減少某些諧波含量，達(dá)到節(jié)能的目的。Y十二脈波整流:h=12P±1根據(jù)這個原理，可93變流設(shè)備在產(chǎn)生諧波的同時，使設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)也比較低，影響供電質(zhì)量。一般此類設(shè)備的功率因數(shù)在0.7-0.8左右。（現(xiàn)有些整流變頻設(shè)備應(yīng)用新技術(shù)后，其功率因數(shù)能達(dá)到0