很多高等院校和科研院校的實(shí)驗(yàn)室做科研項(xiàng)目時(shí)，會(huì)應(yīng)用到很多高新儀器、儀器，導(dǎo)致整個(gè)高波污染、無功功率、三相不平衡等電能質(zhì)量問題，并對(duì)配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響和治理，可有效提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。延長(zhǎng)教學(xué)配套設(shè)備及電力設(shè)備的使用壽命0.引言學(xué)校的智能化辦公大樓、教學(xué)樓的空調(diào)和照明設(shè)施、高校工程中心變頻器設(shè)備、高用各種舞臺(tái)燈光、音響和升降設(shè)備以及電子信息用電設(shè)備和LED燈具，另外包含高校實(shí)驗(yàn)1.圖書館及學(xué)術(shù)報(bào)告多功能廳圖書館及學(xué)術(shù)報(bào)告多功能廳作為重要的科研、的使用提出更高的要求。這些非線性負(fù)荷大量使用帶來嚴(yán)生危害。普通照明大量采用LED燈具，導(dǎo)致照明配電干線電流波形有畸變，產(chǎn)生的諧波電流主要為3N次諧波為主，對(duì)N線的影響較大。多功能廳舞臺(tái)燈光諧波主要是由晶閘管調(diào)光器引起，每個(gè)調(diào)光器實(shí)質(zhì)他負(fù)載，引起電源電壓波形畸變，且以3、5、7次諧波為主。多功能廳舞臺(tái)音響是一些專業(yè)電子信息設(shè)備，尤其是電聲學(xué)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量3、5、7次諧波。多功能廳舞臺(tái)升降設(shè)備產(chǎn)生大量的3、5、7次諧波電流，是主要的2.高校供配電系統(tǒng)諧波源及其特點(diǎn)高校供配電系統(tǒng)中的諧波源主要來自四個(gè)場(chǎng)所：綜合教學(xué)辦公樓(涉及電梯、變頻空調(diào)、水泵、照明設(shè)施、計(jì)算機(jī)通信設(shè)備等)、圖書館及學(xué)術(shù)報(bào)告多功能廳(涉及大量各種舞臺(tái)燈光、舞臺(tái)音響、舞臺(tái)升降設(shè)備以及LED顯示屏電子信息用電設(shè)備和調(diào)光器、LED熒光燈等)、科研場(chǎng)所及實(shí)驗(yàn)室(涉及高新儀器、儀器測(cè)量設(shè)備、開關(guān)電源、整流/逆變器、UPS/EPS等諧波源)和體育館及校史館(涉及變頻空調(diào)、風(fēng)機(jī)通風(fēng)設(shè)備和數(shù)量較多的LED熒光燈等),具有頻譜2.1綜合教學(xué)辦公樓高校中教學(xué)辦公樓常用到的負(fù)載設(shè)備有電梯、變頻空調(diào)、水泵、照明設(shè)施、計(jì)算多媒體教學(xué)，計(jì)算機(jī)的數(shù)量很多，此外服務(wù)器等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)配有UPS等備用電源。個(gè)人電腦的開關(guān)電源及UPS均為諧波源，會(huì)產(chǎn)生大量的3、5、7、9等(2n±1)次諧波；學(xué)校安裝的空調(diào)基本都是變頻空調(diào)，電梯也是采用變頻驅(qū)動(dòng)的三相負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生大量的3、5、7、9等(2n±1)次諧波，影響到整個(gè)學(xué)校供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時(shí)學(xué)校中照明設(shè)備大多數(shù)使用的是熒光燈，熒光燈會(huì)產(chǎn)生較高的3次諧波。2.2科研場(chǎng)所及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室作為重要的教學(xué)科研場(chǎng)所，因?yàn)楦咝５慕虒W(xué)和科研要求，大量的敏感設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行。例如很多理工科高校的實(shí)驗(yàn)室包括自動(dòng)化系的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、工載的特點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生明顯的3次、5次和7次諧波，需要特別注意3次諧波電流對(duì)中性線的影響。2.3體育館及校史館載主要以3N次諧波(零序電流)為主，會(huì)對(duì)N線造成影響。3次諧波是零序諧波，導(dǎo)致諧波電流在中性線疊加，中性線上的電流是相線電流的2倍以上，鑒于進(jìn)線斷路器為三極斷路器，不檢測(cè)中性線電流，即使中性線電流超過導(dǎo)體允高校的供配電系統(tǒng)中使用大量非線性負(fù)載導(dǎo)致諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對(duì)整波對(duì)其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行也會(huì)造成危害。高校所涉及到的非線性負(fù)載設(shè)備對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生3.1對(duì)電網(wǎng)的影響高校中非線性負(fù)載設(shè)備產(chǎn)生的諧波若流入電網(wǎng)，會(huì)造成電網(wǎng)的波動(dòng)，增加電力系使用壽命。此外n次諧波會(huì)使并聯(lián)的無功補(bǔ)償電容器(容抗)與系統(tǒng)(感抗)之間發(fā)生并聯(lián)諧振，造成電容器組的過3.2對(duì)變壓器的影響諧波電流使變壓器的銅耗增加，諧波電流的存在，不但會(huì)降低系統(tǒng)供電質(zhì)量，增加變壓器系統(tǒng)功率因數(shù)，降低變壓器的使用裕度和使用壽命。變壓器一次側(cè)繞組若為三角形聯(lián)結(jié)多功能廳采用大量的LED燈和LED顯示屏，其產(chǎn)生的大量3次諧波電流會(huì)在變壓器一次側(cè)所形成的一個(gè)閉合回路內(nèi)流3.3對(duì)電容柜的影響變大，溫升變高，引起過熱而降低電容器的使用壽命或使電容器損壞。疊加在電容器基波電壓上電容器運(yùn)行電壓的有效值變大，而且可能使峰值電壓變大很多，使電容器在運(yùn)行中發(fā)生局部放器損壞的一個(gè)主要原因。另外，無功補(bǔ)償并聯(lián)電容器對(duì)諧波電流還具有放大作用，電容器對(duì)諧波電流放大一般為2-3倍，諧振時(shí)可達(dá)20倍以上。3.4對(duì)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的影響諧波對(duì)高校教學(xué)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)干擾的大小由三個(gè)因素綜合決定：電力線路諧波電壓和諧波通信線路之間的耦合強(qiáng)度，通信線路對(duì)諧波干擾的敏感程度。電網(wǎng)中不平衡諧波電流對(duì)校園網(wǎng)通如有較大零序分量諧波電流通過中性點(diǎn)流入大地，將嚴(yán)重干擾附近通信系統(tǒng)。通常音頻通道的頻率為200~3500Hz,而(1)教育始終是國(guó)家重視的部分，各地高校建設(shè)依然是國(guó)家注重的重點(diǎn)。(2)高?？蒲袑?shí)驗(yàn)室和圖書館及學(xué)術(shù)報(bào)告多功能廳作為重要的科研、學(xué)術(shù)會(huì)議和文化交流場(chǎng)所，其涉5.1解決方案高校用電負(fù)荷主要是照明、電梯、空調(diào)，這類負(fù)荷較輕電能質(zhì)量比較好，往往產(chǎn)實(shí)驗(yàn)樓有很多特殊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，含有一些非線性設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生諧波，電能質(zhì)量較差。染，學(xué)校配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題很可能導(dǎo)致其他用電設(shè)備損壞、影響正常教學(xué)進(jìn)度等不致力于為高校提供一站式的整體解決方案，從產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)等不同方面來滿足高校的需要，5.2方案特點(diǎn)亦可通過接入AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理系統(tǒng)平臺(tái)，為高校提供遠(yuǎn)程在線服務(wù)(2)采用全控型技術(shù)實(shí)現(xiàn)高校用電的電能質(zhì)量；(3)專業(yè)化的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：電能質(zhì)量實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，測(cè)量精度高、測(cè)得準(zhǔn)，符合IEC61000-4-30標(biāo)準(zhǔn)；(4)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理系統(tǒng)裝置采用整體設(shè)計(jì)，并可通過上位平臺(tái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和閉環(huán)控制；(5)高品質(zhì)電能質(zhì)量治理：配套電力電子裝置技術(shù)過關(guān)、質(zhì)量過硬，具備網(wǎng)絡(luò)化、可調(diào)控、快速響應(yīng)的性能；(6)電能管理務(wù)業(yè)務(wù)綜合協(xié)同：配電監(jiān)控管理與運(yùn)維、電能分析與電能質(zhì)量數(shù)據(jù)共享融通，為高校的電能供給與消費(fèi)5.3方案價(jià)值(1)全面監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量，保障供電可靠性對(duì)供電回路的電氣參數(shù)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，確保設(shè)備用電符合標(biāo)準(zhǔn)要求。微秒級(jí)故障錄波與SOE告警能夠及時(shí)(2)完整電能質(zhì)量治理通過集中+就地(終端)整體電能質(zhì)量治理模式，更大程度滿足無功和諧波治理的要求，提高整個(gè)高校供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，降低無功及諧波對(duì)配電系統(tǒng)、變壓器、輸電線路及整個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)通信造成損害，以至于減少對(duì)教學(xué)活動(dòng)中性線電流治理6.1集中治理設(shè)備名稱產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品圖片功能特性電能質(zhì)量在電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測(cè)、電壓不平衡度監(jiān)測(cè)、事件記錄、測(cè)量控制等功能為一體，能夠滿足110kV及以下供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的要求多功能網(wǎng)絡(luò)按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具有全電量測(cè)量、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì)量分析(包括諧波、間諧波、閃變)、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的DI/D0模塊、AO模塊、無線通訊模塊、漏電測(cè)溫模塊，能夠靈活實(shí)現(xiàn)電氣回路全電量測(cè)量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控。有源諧波治AnSin□-GI型采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補(bǔ)諧波和無功；兼補(bǔ)諧波和無功，可對(duì)2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或指定特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；具備完善的橋臂過流、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能；具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能；具備動(dòng)態(tài)過溫降載功能；有源諧波治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、治理與設(shè)備運(yùn)維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)，為用戶提供遠(yuǎn)程在線服務(wù)。有源無功補(bǔ)AnCos□-GI型具備無功功率線性補(bǔ)償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，同時(shí)可濾除5、7、11、13次以內(nèi)的諧波；具備自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行、測(cè)量監(jiān)視和定值設(shè)定功具備智能散熱和無極調(diào)速的功能；具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能，支持插拔，方便更換；具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護(hù)功能；有源無功補(bǔ)償系統(tǒng)配備有數(shù)據(jù)處理與分析平臺(tái)，通過對(duì)采集到的用戶現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與補(bǔ)償設(shè)備補(bǔ)償算法相結(jié)合，為用戶提供定制化的電能質(zhì)量治理服務(wù)，混合動(dòng)態(tài)諧系統(tǒng)AnCos□/□-GI型核心元器件IGBT選用英飛凌等進(jìn)口知名品牌，響應(yīng)時(shí)間快，精度高、運(yùn)行穩(wěn)定，能根據(jù)系統(tǒng)的無功特性自動(dòng)調(diào)整輸出，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功率因數(shù)；采用全數(shù)字、模塊化控制方式，采用DSP+FPGA高速檢測(cè)和運(yùn)算的數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)控及顯示系統(tǒng)；同時(shí)具備諧波治理、無功功率線性補(bǔ)償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能；諧波補(bǔ)償次數(shù)：2-51次，可對(duì)2次～31次諧波電流進(jìn)行全補(bǔ)償，或僅對(duì)指定諧波進(jìn)行具備遠(yuǎn)程通訊接口功能，并可通過PC機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；基于谷歌Flutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái)，具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能，并支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互。6.2末端治理針對(duì)末端采用大量LED燈照明設(shè)備及調(diào)光器等負(fù)載的場(chǎng)所，例如圖書館、學(xué)術(shù)報(bào)告多功能廳和體育館等，因?yàn)樵擃愓彰餮b置主要負(fù)荷類型為開關(guān)電源型，諧波電流以3次諧波電流為主，3次諧波電流作為零序電流，三相矢量角度一致，所以向N線進(jìn)行疊加，導(dǎo)致N線電流過大，對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的影響較大，所以需要單獨(dú)進(jìn)行末端治理；另外科研實(shí)驗(yàn)室中大量的敏感設(shè)備需要“干凈”的電諧波的影響，也需要針對(duì)性地進(jìn)行就地治理。其末端治表3末端治理產(chǎn)品選型表設(shè)備名稱產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品圖片功能特性中線安防保DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時(shí)間短，全數(shù)字控制算法；末端治理，可濾除中性線中由3N次諧波或三相不平衡造成的過大電流；具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能；采用4.3英寸屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制；多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)；壁掛式模塊設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容。有源諧波治壁掛式，可進(jìn)行末端諧波治理；功能設(shè)置：只補(bǔ)償諧波、只補(bǔ)償無功、既補(bǔ)償諧波又補(bǔ)償無功；保護(hù)類型：直流過壓保護(hù)、IGBT過流保護(hù)、裝置過溫保護(hù)、輸出限幅保護(hù)等；采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補(bǔ)諧波和無功；兼補(bǔ)諧波和無功，可對(duì)2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或指定特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；基于谷歌Flutter框架構(gòu)建的遙信、遙控軟件平臺(tái)，具備遠(yuǎn)程服務(wù)與數(shù)據(jù)處理功能，支持IOS、安卓、PC多平臺(tái)交互；具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能，可將三相不平衡負(fù)荷調(diào)整至平衡；有源無功補(bǔ)具備無功功率線性補(bǔ)償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，同時(shí)可濾除5、7、11、13次以內(nèi)的諧波；具備自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行、測(cè)量監(jiān)視和定值設(shè)定功能；具備智能散熱和無極調(diào)速的功能；具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能，支持插拔，方便更具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護(hù)功能；吸收3kHz~10MHz頻率各種能量的諧波消除高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、浪涌等干擾；矯正電壓、電流波形，克服因?yàn)楦哳l諧波污染引起的干擾，保障設(shè)備的安全運(yùn)7.1項(xiàng)目背景另外高校食堂配電房電容柜內(nèi)電抗器出現(xiàn)燒焦和N線線纜過熱的情況，因?yàn)榫C合教學(xué)樓和食堂分別涉及變頻空調(diào)、計(jì)7.2測(cè)量結(jié)果(1)主校區(qū)綜合教學(xué)樓配電室諧波測(cè)量數(shù)據(jù)主校區(qū)綜合教學(xué)樓配電室諧波測(cè)量數(shù)據(jù)電流電流畸變率3次諧波ABC(2)食堂配電室諧波測(cè)量數(shù)據(jù)食堂配電室諧波測(cè)量數(shù)據(jù)電流電流畸變率3次諧波ABCN從上述兩組測(cè)量數(shù)據(jù)能夠得出綜合教學(xué)樓的諧波主要為5次和7次為主，電流畸變率最多為22%,對(duì)于5次和7次諧波可通過在配電房集中治理，消除諧波對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)、變壓器、無功柜和其系統(tǒng)各次諧波及諧波電流值標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)電容柜串接7%電抗，3次和5次諧波流入電容柜，諧波電流疊加在電容器的基波電流上，使電容器的運(yùn)行電流變大，溫升變高，引起過熱而降低電容器的使用壽命或使電容器損壞。因?yàn)?次諧波線電流過大會(huì)造成中性線超溫、絕緣老化，發(fā)生接地故障，從而導(dǎo)致中斷供電甚至發(fā)生電氣地治理，防止諧波對(duì)N線造成損害，保護(hù)線路，同時(shí)減少火災(zāi)的發(fā)生。7.3治理方案方案一：集中治理：建議配電房無功柜改造，現(xiàn)場(chǎng)電抗器的電抗率為7%,應(yīng)改為14%電抗，能夠抑制3次和5次諧波流入電容柜而導(dǎo)致電容損壞，并結(jié)合AnSin-GI型有源諧波治理系統(tǒng)裝置進(jìn)