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)諧波對電容器的影響解決方案等效電路任何頻率“f”的周期信號，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)諧波源線性負載：如果一個負載引導(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。這樣的負載的例子：電熱器中的電阻器，穩(wěn)態(tài)條件下的電感負載（電動機，變壓器等）非線性負載：如果一個負載引導(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：對于50Hz的基波，第5次諧波的頻率是5x50=250Hz。

頻譜：

信號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：

計算由單相負載（例如個人電腦）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諧波頻頻譜56%H3,9%H5,9%H7H11H13H15020406080100H1H3H5H7H9諧波波電電流流是是Is=341ATHDI=58%單相相負負載載有高高諧諧波波含含量量的的電電流流持續(xù)續(xù)在在20到50周期期之之間間！！電焊焊機機nnH11020406080100H1H3H5H7H9諧波波電電流流是是S=22KVATHDI=53%諧波波頻頻譜譜51%H3,11%H5,8%H9...圖PhNFLIs單相相負負載載諧波波的的電電容容阻阻抗抗照明明（（熒熒光光燈燈…）諧波波效效應(yīng)應(yīng)短期期效效應(yīng)應(yīng)長期期效效應(yīng)應(yīng)生成成器器上上的的干干擾擾負載載上上的的干干擾擾短期期效效應(yīng)應(yīng)諧波波電電壓壓可可以以影影響響電電子子系系統(tǒng)統(tǒng)中中使使用用的的控控制制器器（（晶晶體體閘閘流流管管，，plc（可編編程程邏邏輯輯控控制制器器）等等））導(dǎo)致致電電磁磁類類儀儀表表錯錯誤誤音頻頻控控制制接接收收器器（（例例如如繼繼電電器器））可可以以被被電電壓壓諧諧波波畸畸變變干干擾擾振動動及及噪噪聲聲通信信及及控控制制電電路路上上的的干干擾擾長期期效效應(yīng)應(yīng)（（熱熱））電容容器器發(fā)發(fā)熱熱由由如如下下引引起起：：導(dǎo)電電性性電介介質(zhì)質(zhì)滯滯后后由于于機機器器及及變變壓壓器器中中的的額額外外損損耗耗引引起起的的發(fā)發(fā)熱熱定子及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子損耗耗由于趨膚效應(yīng)應(yīng)而引起的的額外變變壓器損損耗電纜及設(shè)設(shè)備的發(fā)發(fā)熱對電力設(shè)設(shè)備的干干擾變壓器：：有功損耗耗增加鐵損耗增增加（滯滯后）電壓THD的增加旋轉(zhuǎn)機器器：定子損耗耗的增加加鐵損耗的的增加（（滯后））脈動的機機械扭矩矩造成效效率降低低，振動動及噪聲聲電壓THD的增加對電力設(shè)設(shè)備的干干擾電纜：電纜發(fā)熱熱由于趨膚膚效應(yīng)引引起損耗耗在絕緣中中的電介介質(zhì)損耗耗增加感應(yīng)電動動機：鐵損耗及及有功損損耗增加加脈動的機機械扭矩矩造成效效率降低低，振動動及電動動機的發(fā)發(fā)熱電容器：：電容器的的阻抗隨隨頻率的的增加而而減少，，諧波電電流通過過導(dǎo)致?lián)魮舸┯捎陔姼懈卸鹌鸬墓舱裾耧L(fēng)險發(fā)熱及故故障f(Hz)0電容器阻阻抗的頻頻率特性性?z?(W)諧波對電電容器的的影響無電容器器的電網(wǎng)網(wǎng)：電網(wǎng)的頻頻率阻抗抗為線性性諧波電流流傳輸?shù)降阶儔浩髌鲀H有一小小部分諧諧波施加加在負載載側(cè)有電容器器的電網(wǎng)網(wǎng)：電容器不不產(chǎn)生諧諧波電容器可可以放大大電網(wǎng)中中的諧波波諧波對電電容器的的影響（（1）無電容器器的電網(wǎng)網(wǎng)HV~=~=MTransformHV/LVharmonicsgenerators（諧波生生成器））(Gh)Iharmonics諧波對電電容器的的影響（（2）電網(wǎng)安裝裝有電容容器HV~=~=Transformer（變壓器器）HV/LVharmonicsgenerators（諧波發(fā)發(fā)生器））(Gh)capacitorbanks（電容器器組）IharmonicsM解決方案使用有源諧波波濾波器（AHF）使用無源諧波波濾波器（PHF）使用混合諧波波濾波器（AHF+PHF）使用有源諧波波濾波器（AHF）注入的諧波電電流根據(jù)負載載電流中的諧諧波分量而改改變。AHF永遠不會過載載。AHF永遠不會自己己引起系統(tǒng)共共振。在以后增加非非線性負載時時，容易擴展展。價格較高CT（電流互感器器）的位置及及注入點應(yīng)被被仔細選擇。。否則，它可可能會影響到到AHF的性能，或者者更糟，將增增加整個諧波波電流。缺點優(yōu)點注意無源濾波器（（PHF）技術(shù)成熟使用可靠價格低在諧波源增加加后有過載的的風(fēng)險對于LC類型，調(diào)諧的的頻率可能會會由于組件的的溫度及損壞壞而漂移（例例如電容器））在以后增加非非線性負載時時很難擴展濾濾波器容量對于LC類型的PHF，具有共振特特性。不要在同一個個母線上連接接幾個調(diào)諧到到相同頻率的的濾波器不要在同一個個母線上同時時連接無源濾濾波器和補償償電容器組缺點優(yōu)點注意混合諧波濾波波器（AHF+PHF）從經(jīng)濟的角度度看，一個介介于AHF和PHF之間的折衷的的解決方案。。與PHF相同與AHF和PHF相同缺點優(yōu)點注意等效電路線性負載非線性負載有如下的非線線性負載有源諧波濾波波器（AHF）無源諧波濾波波器（PHF）混合濾波器（（AHF+PHF）線性負載系統(tǒng)統(tǒng)MHVTransformer（變壓器）HV/LVLinearload（線性負載）(I1)線性負載系統(tǒng)統(tǒng)V1I1V1Transformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVIL非線性負載系系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負載）(I1+…+I5+I7+…+In)非線性負載系系統(tǒng)V1I1+I5+I7V1+V5+V7Non-linearLoads（非線性負載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVILI1+I5+I7有AHF的非線性負載載系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負載）(I1+…+I5+I7+…+In)Activeharmonicfilters（有源諧波濾波器）IAHFActiveHarmonicFilter（有源諧波濾波器）有AHF的非線性負載載系統(tǒng)V1I1I1+I5+I7V1Non-linearLoads（非線性負載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVILI5+I7V1有PHF的非線性負載載系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負載）(I1+…+I5+I7+…+In)Passiveharmonicfilters（無源諧波濾波器）57有PHF的非線性負載載系統(tǒng)V1I1I1+I5+I7Non-linearLoads（非線性負載）INLTransformer（變壓器）HV/LVLinearloads（線性負載）EViVILI5+I7V1IPHFPassiveHarmonicFilter（無源諧波濾波器）LCFilter3rd5thV1+Vothers有AHF+PHF的非線性負載載系統(tǒng)HVTransformer（變壓器）HV/LVMLinearload（線性負載）(I1)~=~=Non-linearload（非線性負載）(I1+…+I5+I7+…+In)Activeharmonicfilters（有源濾波器）Passiveharmonicfilters（無源濾波器