五次谐波共振
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五次谐波共振
技术应用文章
电力质量 案例研究
测量工具：Fluke 43B 电力质量分析仪 实验员：水厂电气工程师 所用功能：电压、谐波频谱
问题描述
一个小城采用 30 英里以外的一 个山顶湖泊供水。在湖中有一个泵 水系统，水顺着一个短斜坡被提 取，并进入到一条长长的重力自流 管道，被送进该小城的自来水配送 系统。 进入管道之前，水流经一个过滤 器，以除去杂质。当过滤器两端 的压力差过大时，巨大的回流泵 立即工作，反向驱动水流，以清 除过滤器。该回流将杂质带入到 一个沉淀池中。 驱动该回流泵的是一个功率 650 马力、带有软启动功能的一个三相
选择“谐波”功能。
在 5 次和 7 次谐波之间的产生 不着该电容器，因而，发电机为回
了一个共振频率。
路供电时，也就不存在共振条件。
2 福禄克公司 电力质量案例研究:五次谐波共振
环流。标准操作规程是选择值足够 解决方案
该工程师怀疑电压发生了畸变， 大的电容器，以将位移功率因数至 该小城工程师将该电容器移至切换
因此，他将福禄克 43B 相对相地 少校正在 0.9，而电容器值不至于 开关的公用设施侧，便解决了这个
跨接在软启动装置的输入端，并 大到使电压滞后于电流。结果配置 问题。如此配置后，发电机再也见
机原因是负序检测器向电机控制 器发出了一个停机信号。该负序 检测器到底是保护了电机的哪一 种电气异常呢？是断相吗？电压 失真过大？该异常的特性和来源 是什么呢？不幸得很，采用手头 的测试设备，该城的工程师无法 回答这些问题。经过一番研究， 确定哪种设计可以让他明白到底 是怎么回事以后，他决定订购一 台福禄克 43 B。
测量
理论与分析
切换操作正是这个谐波源。
为什么采用公用设施供电时，该电 理想情况下，位移功率因数（DPF） 路工作很好，而采用发电机供电时，
为 1.0。其条件就是电流和电压处 则不能工作呢？差别就在于电源内
于“相平衡”状态。感应性电机负 阻。公用设施内阻很低，意味着它
荷导致了电流迟滞，因而，使位移 能吸收掉谐波电流，而不会产生严
功率因数下降。这样，通常会导致 重的电压畸变。发电机的内阻比公
公用设施的惩罚性收费，因此，大 多数用户都会安装电容器，以校正 位移功率因数。
用设施要高得多。谐波电流流入发 电机，导致电压发生足够大的畸变， 从而，触发了负序保护电路，并产
然而，电感和电容的组合，可能构 生停机信号。
成共振回路，在共振频率处产生大
该电机电力通过来自小城、长为 30 英里的公用设施电线进行供电。在回 流泵附近，安装了一个功率因数校正 电容器，以改善功率因数，并降低该 30 英里长电线的端电压损失。很长 时间以来，该装置的工作一直毫无问 题。 附近的山头发生了一次小地震以后， 问题就出现了：一旦供电中断，供水 的连续性就不能保证。若公用设施连 接因地震而损坏，该小城如何才能获 得水源呢？答案就在于发电机。随 后，该城就另加了一台柴油动力发电 机以及系统切换开关（见图 1）。
电机。采用了一个“负序检测器”
帮助保护该至关重要的电机，当发
生断相或者电压失真超过预定值
时，就切断该电机的电源。
公用设施
发电机 切换开关
主泵
图 1. 水厂单线电路图
摘自 F l u k e D i g i t a l L i b r a r y @ w w w. f l u k e . c o m / l i b r a r y
商店 办公室
P.E.校正பைடு நூலகம்容器 回流泵
在发电机供电下进行的系统测试 在启动顺序期间，福禄克 43B 显 如果回路有一个接近于该共振频率
发现了一个问题。在启动顺序中， 示，在先于停机信号前，5 次谐波 的谐波源，则问题就出现了。在回
回流泵会意外地中途停机。且停 失真上升到了基波的 80%。
流泵案例中，软启动装置的半导体
五次谐波共振
技术应用文章
电力质量 案例研究
测量工具：Fluke 43B 电力质量分析仪 实验员：水厂电气工程师 所用功能：电压、谐波频谱
问题描述
一个小城采用 30 英里以外的一 个山顶湖泊供水。在湖中有一个泵 水系统，水顺着一个短斜坡被提 取，并进入到一条长长的重力自流 管道，被送进该小城的自来水配送 系统。 进入管道之前，水流经一个过滤 器，以除去杂质。当过滤器两端 的压力差过大时，巨大的回流泵 立即工作，反向驱动水流，以清 除过滤器。该回流将杂质带入到 一个沉淀池中。 驱动该回流泵的是一个功率 650 马力、带有软启动功能的一个三相
选择“谐波”功能。
在 5 次和 7 次谐波之间的产生 不着该电容器，因而，发电机为回
了一个共振频率。
路供电时，也就不存在共振条件。
2 福禄克公司 电力质量案例研究:五次谐波共振
环流。标准操作规程是选择值足够 解决方案
该工程师怀疑电压发生了畸变， 大的电容器，以将位移功率因数至 该小城工程师将该电容器移至切换
因此，他将福禄克 43B 相对相地 少校正在 0.9，而电容器值不至于 开关的公用设施侧，便解决了这个
跨接在软启动装置的输入端，并 大到使电压滞后于电流。结果配置 问题。如此配置后，发电机再也见
机原因是负序检测器向电机控制 器发出了一个停机信号。该负序 检测器到底是保护了电机的哪一 种电气异常呢？是断相吗？电压 失真过大？该异常的特性和来源 是什么呢？不幸得很，采用手头 的测试设备，该城的工程师无法 回答这些问题。经过一番研究， 确定哪种设计可以让他明白到底 是怎么回事以后，他决定订购一 台福禄克 43 B。
测量
理论与分析
切换操作正是这个谐波源。
为什么采用公用设施供电时，该电 理想情况下，位移功率因数（DPF） 路工作很好，而采用发电机供电时，
为 1.0。其条件就是电流和电压处 则不能工作呢？差别就在于电源内
于“相平衡”状态。感应性电机负 阻。公用设施内阻很低，意味着它
荷导致了电流迟滞，因而，使位移 能吸收掉谐波电流，而不会产生严
功率因数下降。这样，通常会导致 重的电压畸变。发电机的内阻比公
公用设施的惩罚性收费，因此，大 多数用户都会安装电容器，以校正 位移功率因数。
用设施要高得多。谐波电流流入发 电机，导致电压发生足够大的畸变， 从而，触发了负序保护电路，并产
然而，电感和电容的组合，可能构 生停机信号。
成共振回路，在共振频率处产生大
该电机电力通过来自小城、长为 30 英里的公用设施电线进行供电。在回 流泵附近，安装了一个功率因数校正 电容器，以改善功率因数，并降低该 30 英里长电线的端电压损失。很长 时间以来，该装置的工作一直毫无问 题。 附近的山头发生了一次小地震以后， 问题就出现了：一旦供电中断，供水 的连续性就不能保证。若公用设施连 接因地震而损坏，该小城如何才能获 得水源呢？答案就在于发电机。随 后，该城就另加了一台柴油动力发电 机以及系统切换开关（见图 1）。
电机。采用了一个“负序检测器”
帮助保护该至关重要的电机，当发
生断相或者电压失真超过预定值
时，就切断该电机的电源。
公用设施
发电机 切换开关
主泵
图 1. 水厂单线电路图
摘自 F l u k e D i g i t a l L i b r a r y @ w w w. f l u k e . c o m / l i b r a r y
商店 办公室
P.E.校正பைடு நூலகம்容器 回流泵
在发电机供电下进行的系统测试 在启动顺序期间，福禄克 43B 显 如果回路有一个接近于该共振频率
发现了一个问题。在启动顺序中， 示，在先于停机信号前，5 次谐波 的谐波源，则问题就出现了。在回
回流泵会意外地中途停机。且停 失真上升到了基波的 80%。
流泵案例中，软启动装置的半导体