DCS 3次谐波超标问题
发电机出口三次谐波电压异常情况分析
性 点 直接 接地 ， 为计 量 、 均 测量 、 护 回路 用 ；Ｐ 保 ３ Ｔ型 号 为 Ｐ 一 ，为 发 电机 定 子接 地 保 护用 Ｐ Ｐ Ｅ１ Ｔ，Ｔ一 次 侧 中性 点 接 至发 电机 中性 点 。经 ４ Ｔ原 边接 地 ， Ｐ 因 原 边 阻抗值 很大 ， 当 于经大 阻抗 接地 。３ Ｐ 相 组 ， ｒ
２１ ０ ２年 ３月
发 电机 出 口三次谐 波 电压异 常情况分析
黄 瑛 ． 友 仁 刘
（ 江西 省 电力 科 学 研 究 院 ， 西 江 南昌 ３ ０９ ） ３ ０ ６
摘
要： 电压互 感 器 的原 边 中性 点 不 直接 接地 时 。 电压 互感 器二 次侧 进 行 的谐 波 测 试会 发 现 ３次谐 在
从 测试 结 果可 以看 出 ．５发 电机 组 出 口 ３次 谐 ＃ 波 电压含量 特别 高 ， 成 Ｔ 造 ＨＤ值远 远超 过 国标规 定
（ Ｂ ５ — ０ ８第 ９１． Ｇ ７５ ２０ ．１ ２规定 ） ５ 的 ％的 限值 。３次 谐 波 电流大 小与 ５次谐 波 电流大小 接 近 ，占基波 电流
基 波
பைடு நூலகம்潞
髓
的 电压 回路 上 所 得 到 的试 验 结 果 ， 谐 波 电压 幅 ３次 值含 量分 别 为 １ １ １ ０ Ｔ Ｄ值分 别 为 １ ３ ． ％、 ． ％， Ｈ ５ ５ ． ％、 ５ １ ２ 均满 足 国标要 求 。从 ３ Ｔ二 次 回路 引线 的测 ． ％， ５ Ｐ
电压 １ ５ Ｖ ９ ％ ８ ４ ３ ％ Ｑ ２ ｌ Ｑ ｏ １ ０ ４ ８ ３ ｋ ０ １ ＇ ％０ ４ ｌ殇Ｑ ２ ％Ｑ ９ ％ ． ￣ １ １ 电流『 ８ ０ １ ２ １ ４ ３ ２ ８ １ ４ ６ ５ ５ ４ ０ ９ ／ Ａ ２ ２ ５ １９ １９ ８ ２ ９ ８ ． ２ ０
什么是三次谐波三次谐波产生原因？
什么是三次谐波?三次谐波产生原因 在物理学和电类学科中都有三次谐波的概念 f(t)=∑(k=1,n)cos(kwt+ak) 任何一个波函数都可以进行傅里叶分解 如上的形式 当k=1时的分量f(t)=cos(wt+a)成为基波分量 以此类推 当k=3时f(t)=cos(3wt+a3)称为三次谐波。
三次谐波污染主要存在于低压配电网中，以建筑系统较为严重。
其对电网的危害主要有：功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等；对配电站会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。
文章主要介绍了消除三次谐波的各种方法及性能比较。
在电力系统中，正常供电频率是50HZ，所谓“三次谐波”，就是在50HZ的电路中，夹杂有150HZ的交流正弦波，这个150HZ的交流正弦波由于是50HZ 的三倍，于是称之为三次谐波。
输电及配电系统规定：在频率恒定情况下，电压和电流均以正弦波波形运行。
然而在非线性负荷接入系统时，产生的附加的谐波电流会引起电流和电压畸变。
产生三次谐波的非线性单相负荷主要有（不考虑暂态及非正常工作状态）：（1）荧光灯、节能灯及其镇流器；①市场调查表明，国内市场绝大多数的荧光灯电子镇流器三次谐波电流含量高达80%～90%；②高档的电子镇流器三次谐波电流含量分三种标准：标准：其谐波电流含量<37%；标准：其谐波电流含量<30%；带灯丝预热控制的电子镇流器其谐波电流含量<10%。
市场上的商品实际上达不到标准要求；③节能型电感镇流器标准规定<20%，其中三次谐波电流含量占主要成分。
（2）电弧焊接设备（电弧的非线性类负荷）；（3）计算机开关型电源及显示器（大型显示屏幕）；（4）彩色电视机及监视器，如证券公司、体育场馆、商业中心和新闻中心的电视墙的显示幕墙。
普通型彩色电视机可达127%，三次谐波电流含量高达90%； （5）晶闸管调压电源（如加热器、调光器、电化学电源等）；（6）晶闸管调功电源（如加热器、电化学电源等）；（7）整流电源（如电器的工作电源、充电器、直流传动及电化学电源等）； （8）开关型稳压电源及；（9）变频器①变频的家用电器，如空调、洗衣机、风机、泵、微波炉；②工业及建筑用的调速电动机；③中频电源。
发电机三次谐波定子接地保护误动分析及整定建议
发电机三次谐波定子接地保护误动分析及整定建议摘要：在分析发电机三次谐波的分布特点和美国SEL公司研制的发电机保护装置SEL-300G三次谐波定子接地保护的原理的基础上，提出了影响三次谐波定子接地保护正确动作的若干因素,针对目前应用中的发电机保护设备，如果定子接地保护采用三次谐波原理，许多发电机保护设备正确动作率都很低。
在此以美国SEL公司的发电机保护SEL-300G为实例，提出从根本上解决问题的办法，本文也提出保护装置改进的几个方法。
通过对保护装置的改进，将从根本上彻底解决三次谐波原理的定子接地保护的误动问题。
关键词：发电机保护，定子接地，整定计算1 前言SEL-300G的三次谐波定子接地保护应用于现场中，按保护说明书进行整定后多次出现误动情况。
我们以中性点经消弧线圈接地的发电机为例，分析不同的运行方式、不同发电机工况对定子三次谐波分布的影响并由此造成对三次谐波定子接地保护动作及整定计算的影响而引发的三次谐波定子接地保护的误动，从保护设备的改造提出解决办法。
2 SEL－300G的三次谐波定子接地保护的基本原理2.1 原理说明SEL－300G保护装置在定子接地保护上提供两段功能的设计，来检测电阻接地和高阻抗接地发电机的定子绕阻接地故障。
其中一段元件64G2用一个三次谐波电压差动功能，检测发电机绕组底部和上部的故障。
64G1与64G2共同构成发电机的定子接地保护，因此该装置可构成覆盖100％定子接地故障的保护。
靠近发电机中性点附近，发电机定子绕组发生接地故障时，装置用三次谐波差动元件来检测这个范围里的故障。
其中64G2三次谐波差动元件测量发电机端和中性点三次谐波电压的大小，然后用下列公式计算：（1）式中：VP3 =机端三次谐波电压的幅值,64RAT =三次谐波电压比的整定值,VN3 =中性点三次谐波电压幅值,64G2P =差动灵敏度整定值。
当测量到三次谐波电压幅值的差大于64G2P的整定值，64G2元件动作，则发电机三次谐波定子接地保护动作。
如何消除三次谐波带来的隐患
电压电流
电压电流
前面我们从电流波形的角度解释了单相整流电路必然导致零线电
无ＮＢＦ的电流
有ＮＢＦ的
电流
电压没有NBF
有NBF
14米长零线
44米长零线
72米长零线NBF 前端的负荷
负荷全部为计
算机和节能灯
需要指出的是，NBF 还具有明显的节电效应，这是通过测量得出的结论。
首先，我们需要明确一个概念，所谓节电，只是节省本来浪费掉的那部分电
能。
而真正用来作功的电能就不能节省。
因此，NBF 的节电效果与系统的状态有关。
也就是，原来的系统浪费电能越
多，则节电的效果越明显。
新建变电站3次谐波超标分析及处理
摘 要 首 钢 京唐 公 司新 建 ｌ ｌ０ Ｖ 变 电站 ３次 ＃ １ｋ
谐 波 严 重 超 标 ．经 检 查 是 １ ０ｋ 母 线 Ｐ 端 子排 中 １ Ｖ Ｔ
接 近 ， 并 且 Ｌ 、Ｌ 、Ｌ 相 ３ 次 谐 波 含 有 率 数 值 接 ： ， 近 ， 相 位 相 同 。笔 者 就 此 进 行 分 析 。 １ １ Ｖ 变 电 站 是 首 钢 京 唐 公 司 第 一 座 生 产 兼 １０ｋ
的 变 频 启 动 或 调 速 、逆 变 、 整 流 等 负 荷 ． 电 容 器
ｌｋ Ｏ Ｖ为 单母 线分 段 接线 。２０ ０７年 ６ ２ 月 ２日，１ １Ｏ Ｖ ｌｋ 变 电站 正 式 送 电 ． 由唐 山 供 电公 司 南 化 变 电 站 引来 一 路 电源 （ 验 时 。另 一 路 电 源 — — 首 钢 京 唐 公 司 发 试 电厂 尚 未 投 运 ） ，３台 主 变 依 次 做 冲击 试 验 。试 验 时 （ 带 负 荷 ） １ １ Ｖ 变 电 站 母 联 开 关 合 位 ，１０ｋ 未 １０ｋ １ Ｖ 主 接 线 采 用 单 母 线 不 分 段 运 行 ，冲 击 试 验 完 成后 ，到
３ 谐 波放大等 。 次
‘
主 变 二 次侧 绕 组 通 常 为三 角 形 接 线 ， ３次谐 波 形
成 环 流 ，是 不 能 流 入 电 网 的 。 也 就 是 说 ３次 谐 波 在
电 网 中因 变压 器 的 阻 隔 只能 在 局 部 存 在 。 笔 者 到 距 １ １ 变 电 站 ４ １０ Ｖ ｋ ０公 里 外 的上 级 变 电 站 — — 唐 山 供 电公 司 南 化 变 电 站 查 找 故 障 原 因 ，南
性 导 体 断 线 造 成 的 异 常 情 况 ，据 此进 行 分析 ，制 定 出
原来不重视三次谐波,会给企业带来这么大的亏损!
三次谐波有什么危害？又该如何治理呢？随着现代生活用电设备的增多，我们经常能遇到一些用电设备的故障，然而在这些故障里三次谐波“功不可没”，今天就将带领大家了解一下三次谐波的危害，以及如何治理电路中的三次谐波。
一、导致过载保护装置误动作这是因为三次电流谐波成分导致电流成为脉冲状的电流，然而这种电流为了达到相同的功率，峰值一定会很大。
如果过载保护装置是通过检测电流峰值来工作的话，那么就会引起一系列的误动作。
二、导致电缆过热导致电缆过热的原因有俩个：一是谐波电流的趋肤效应，另一个则是三次谐波在零线上叠加所导致的。
在现实生活中，这俩个因素后者比前者带来的危害要严重的多。
三、导致变压器过热第一使得变压器过热的原因是谐波电流流过变压器内部绕组，使得变压器的铜损（导线的损耗）以及铁损（铁芯的损耗）增大，产生很大的热量。
其二是由于谐波电流经过变压器的初级绕组，所产生“环流”所致。
一般的变压器都是将中压（10kv）转换成低压（220v），这种变压器的特点就是，负载产生的三次谐波感应到初级绕组，在其中形成环流，不会流出变压器初级，这就说明三次谐波不会流向公共电网，在之前这种特点被认为是变压器的一个优点。
但是当负载产生的三次谐波量很大的话，这个优点就是导致意外的问题，这就是来自负载的大量三次谐波在绕组中环流，从而产生巨大的热量。
这里就给大家介绍这几点由于电路中存在三次谐波所带来的电能质量潜在问题，既然上面谈论到了问题，那么接下来为大家解答，如何解决电路中的三次谐波！一、电路中安装三次谐波滤波器（LB-APF）针对三次谐波的治理问题，北京领步凭借优秀的团队、丰富的现场经验研制出针对三次谐波等奇次谐波的治理产品（LB-APF），再通过有源滤波器进行谐波消除时，将有源滤波器（LB-APF）与设备并联的方式，通过自身产生与三次谐波大小相等、方向相反的电流，将电路中的三次谐波相“抵消”掉，起到滤波的效果。
二、安装相线滤波器（LB-3TBF）根据上述三次谐波会在零线上面叠加，从而使得零线发热，跟着思路走如果是因为三次谐波所引起的零线电流过大或者零线发热等现象。
330_MW发电机定子3次谐波接地信号频发的原因及故障消除
Telecom Power Technology· ２４６ · 2023年1月25日第40卷第2期Ｊａｎ． ２５， ２０２３， Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．２ 运营维护技术ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０２．０７６330 MW 发电机定子3次谐波接地信号频发的原因及故障消除姜海涛，孙春明，王泽朋，闫鹏寿，王继东（甘肃电投金昌发电有限责任公司，甘肃 金昌 737202）摘要：针对某电厂330 MW 发电机定子3次谐波接地信号频繁报警，根据现场对发电机一次回路检查，发电机保护说明书内容及保护定值进行查阅，通过定子3次谐波接地信号发出前后的数据分析和现场检查综合判断，利用机组停运机会查明了发电机定子3次谐波接地信号频发的原因，确保发电机出现问题的概率大幅度减少，保证了机组的稳定运行。
关键词：发电机；定子接地；3次谐波；故障消除Causes of Frequent Occurrence of Stator Third Harmonic Grounding Signal of 330 MWGenerator and Its Fault EliminationJIA NG Haitao，SUN Chu nming ，WANG Zepeng ，YAN Pengshou, WANG Jidong（Gansu Power Investment Jinchang Power Generation Co., Ltd., Jinchang 737202, China ）Abstract: In view of the frequent alarm of the third harmonic grounding signal of the 330 MW generator stator in a power plant, according to the on-site inspection of the generator primary circuit, the contents of the generator protection manual and the protection settings, through the data analysis before and after the sending of the third harmonic grounding signal of the stator and the comprehensive judgment of the on-site inspection, the reason for the frequent occurrence of the third harmonic grounding signal of the generator stator was found out by using the opportunity of unit shutdown, The probability of generator problems is greatly reduced, and the stable operation of the unit is ensured.Keywords: alternator; stator grounding; third harmonic; fault elimination0 引 言某电厂2×330 MW 发电机由上海电机厂生产，型号QFSN-330-2-20，于2009年11月投产，发电机-变压器组保护设有2套完全独立的保护装置，共设3面保护柜，2套独立的保护布置于 A 、B 柜，而C 柜中则布置有非电量保护，3个保护柜的生产厂家均相同。
解决三次谐波的方法
1、对于3次谐波电流可以采取哪些办法控制?答：由于3次谐波的危害很大，人们想了很多办法来控制它。
目前常用的方法如表5-1所示：表5-1：控制谐波电流的方法 方法 安装方式 优点 缺点有源滤波器 并联 能够滤除各次谐波电流仅对安装位置上游的线路有效果价格较高 要解决3次谐波电流导致的所有问题，需要在下游配电箱处安装单相滤波器 串联在设备的电源输入端 能够解决3次谐波导致的各种问题 仅能安装在单相整流设备的电源输入端零线谐波阻断器 串联安装在零线上 能解决安装位置下游的所有谐波电流问题 电压畸变较大，负载对电压畸变率的要求较高时慎用曲折变压器 并联安装 能够解决3次谐波导致的各种问题 体积大，损耗大，制作精度要求高，设计难度大综合各方面的因素，我们推荐有源滤波器和零线谐波电流阻断器两种方法。
对于普通的场合，我们推荐零线谐波电流阻断器的方法。
这种方法实施简单，性价比高。
2、为什么传统的陷波电路型滤波器不适用于现代建筑中的3次谐波电流控制?答：因为传统的陷波电路型滤波器会产生较大的容性无功功率，而单相整流电路并不需要这些容性无功功率。
传统的3次谐波滤波电路如图6-1所示，它对3次谐波电流形成很低的阻抗，从而防止3次谐波电流进入配电系统，对配电系统起到保护作用。
图6-1 陷波电路型的3次谐波滤波器但是这种电路中的电容较大，会发出较大的容性无功功率。
过去，人们很欢迎这种电路，因为过去的负荷大部分是感性负荷，他们需要补偿容性无功。
而这种电路在滤波的同时能够补偿容性无功。
但是现在，这是一个缺点，因为过大的容性无功会导致系统不稳定。
3、什么是有源滤波器?答：顾名思义，有源滤波器本身就是一个谐波源。
有源滤波器并联安装在线路上，向供电线路上注入与谐波源产生的谐波电流大小相当，但是相位相反的谐波电流，使两者相互抵消，如图7-1所示。
图7-1 有源谐波滤波器的原理读者需要注意的是：有源滤波器仅能够保证安装位置上游的谐波电流达到预定控制目标，对于下游的谐波电流没有任何控制效果。
三次谐波治理方案
三次谐波治理方案
现代大量LED灯、LED屏使用，而其电源为开关电源。
开关电源的输入端为整流电路，整流是典型的的谐波源，其中单相桥式整流电路的谐波电流有3次、5次、7次、9次等。
这里面就涉及到我们所谈的三次谐波治理方案。
三次谐波电流在零线上会进行矢量叠加，由于相位关系，无法做到相互抵消，这时在零线上三次谐波电流就是三条相线叠加而成！三次谐波治理迫在眉睫。
现在市场上治理三次谐波的设备为零线滤波器、零线消除器等名称，因为目前大多数的三次谐波问题都集中在零线上！
LBNPF零线消除器可以有效解决零线三次谐波电流90%以上，直接采用50-75A小容量模块化产品设计，单套治理设备最大容量可达1500A以上，容量调整增减都非常方便且调整精确性高！
LBNP是直接加在零线上，当工作时，直接消除零线上90%的零线三次谐波电流，所以实际通过LBNPF的三次谐波电流只有10%，这时对比发现治理前后的散热与损耗都是大幅降低的。
因此该设备无需外加通风散热装置，能够在有效节约成本的同时，达到良好的三次谐波治理效果。
谐波超标原因分析及含谐波的电能计量问题研究
华北电力大学（北京）硕士学位论文谐波超标原因分析及含谐波的电能计量问题研究姓名：郭学艳申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：艾欣20040223第六章变电站母线谐波超标原因实例分析本论文工作成果是完成了变电站谐波超标原因分析软件包的研制开发，现己将其在北京供电局推广使用。
该软件是利用虚拟仪器开发的，其前面板如下图６．１所示：图６－１谐波超标原因分析软件前面板图利用变电站谐波超标原因分析分析软件包对大灰厂１０ｋｖ４撑母线的监测数据进行分析，运行程序前按照程序使用说明输入所需参数，分析报告结果见下页。
大灰厂１０ｋＶ４＃母线电压畸变率超过１％的原因分析报告２００２年１０ＫＶ４＃母线谐波检测结果为：电压总畸变率最大值为１．７０％，９５％概率值１．５０％，谐波电流最大值为１０Ａ。
为找出４＃母线电压畸变超过ｌ％的原因，２００２年１２月３０日对１０ｋＶ４＃母线及变压器２０１主开关电流进行了谐波测试（Ａ相）及电容器投切实验。
一、测试数据统计ｎ础｝Ⅱ㈣１２（Ａ）脓嗽１３（Ａ）删５％１５（Ａ）｝删７％１７（Ａ）哦Ｊ１１％１１１∞９５％ｊ既率值ｌ，９３ｏ３ｌ０１４０．５ｌｌ２６ｌ８４７９８Ｏ５ｌ２２４０１１ｏ３７最大值２１６ｏ３６ｏ４６ｏ４６３．１７２０９８７１０６７２９２０．１５ｏ．４６最小值０．４７０．１１０．０００１５０．４９Ｏ０３０．３ｌ０．１３Ｏ００ｏ．００Ｏ０１平均值Ｉ，３５ｏ２３ｏ，０７０．３８１．０２１．２０５．９７ｏ．３５ｌ２８０．０５Ｏ．１８经监测，１０ｋＶ４＃母线电压畸变率超过了ＴＨＤｕ％Ｉ＇ｑ槛设置值：１％。
谐波电压和电流中以５次谐波为主。
二、计算结果图Ｐｈａｓｅ趋势ｔ蛩（Ｄｅｇ）ＴＩ＂ＩＤｕ－ＴＨＤｕ＇－ＴＨＤｕ”对比曲线图２次谐波电压对比曲线２次谐波电流曲线３次谐波电流曲线５次谐波电压对比曲线７次谐波电压对比曲线７次谐波电流曲线兰ｊ！皇垄盔堂！ｊ！室！堡主堂堡堕茎１１次谐波电压对比曲线１１次谐波电流曲线三、电容器组的谐波影响３，１电容器投切实验为查明ｌＯｋＶ４＃母线电容器组对变电站１０ｋＶ４＃母线的谐波影响进行了电容器投切实验。
三次谐波易发设备火灾隐患成因及防范对策
建筑物５Байду номын сангаас
图 ２
其 巾 ，建筑 物 导致 设 备 利 ． 阡 Ｊ 率 降 低 ，从 而无 法 达 到 预 测 量 的结 果 ． 期 的 经 济 效 益 ；其 次 ，谐 波 电 流 会 导 致 １ 、４ 、６【 ｛ １ ．零 线 电流 已超 过相 线 电流 。 电 能 在 输 送 过 程 中被 损 耗 。 一 旦 谐 波 频 零 线 电流 过 火 的后 果 是 导 致 零 线 温 度 过 率 到 达 谐 振 区 域 ，那 么 就会 导致 电力 电 高 这 实 际 足 次 谐 波 所 导 致 的 。 在 现 缆 以 及 输 电 线 路 发 生 绝 对 击 穿 。 另外 变 代 建筑 物 中 ， 由 丁大量 使用 非线 性 负荷 ， 压 器 磁 滞 损 耗 以 及 涡 流 损 耗 会 随 着谐 波 会 产生 很 大 的ｉ次 谐波 电流 。 一般 而 占 ， 电 压 的 增 强 而 增 加 ，绝 缘 电 场 强 度也 会 受 到 谐 波 电 压 的 影 响 而增 强 ，谐 波 电 流 使 得 铜 损 增 大 。若 变 压 器带 有非 对 称 性 负 荷 ，那 么谐 波会 受 到 不对 称 负 荷 的 影 响 而 增 加 。若 电 容 器 两端 加 载 了 含有 谐 波 的 电 压 ，那 么 电 容器 中 电 流就 会 受 到 谐 波 电 流 的 影 响 而 增 大 ， 电容 器 温度 升 电流 流 过 导体 时 产 生 热 量 ，热 量 与 电 流
按谐 波 量标 定的 断路 器和配 电屏 ，将敏 感 设备 与 其他 设备 分开 等 防范对 策建 议 。
关键 词 ：三 次谐 波 ； 电气 火灾 ；关 系 ；防范措 施 中 图分类 号 ：Ｔ Ｍ７ 文 献标识 码 ：Ａ
某低压台区3次谐波机理分析及治理
某低压台区3次谐波机理分析及治理张淼;郝良;朱明星;孙贺【摘要】针对某低压台区3次谐波超标问题,进行电能质量测试。
在实测数据的基础上,通过负序和谐波电压电流测试数据估算系统阻抗,零序电压电流测试数据估算零序阻抗,将估算结果进行对比和分析,说明该台区3次谐波产生的机理,并给出相应的解决方案。
【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2016(000)013【总页数】5页(P63-66,71)【关键词】低压台区;3次谐波;零序分量;系统阻抗【作者】张淼;郝良;朱明星;孙贺【作者单位】[1]国网北京市电力公司电力科学研究院,北京100075;[2]安徽大学教育部电能质量工程研究中心,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TM761在低压配电系统中,三相四线制是最主要的供电方式,在工业现场和民用建筑中得到广泛应用。
随着城市的现代化,出现了大量的大型商厦和写字楼,其中存在着大量的个人计算机、办公自动化设备、变频空调等家用电器、照明电源及不间断电源等。
这些设备都会在电网中产生大量的以3次谐波为主的零序谐波电流[1]。
且低压台区负荷多以单相用电负荷为主,由于冰箱、空调等大功率单相家电接入相位的随意性、用电时间的随机性等因素[2],故三相不平衡问题在低压配电网中也显得尤为突出。
3次谐波电流在中性线上叠加,导致中性线电流过大,电缆、配电线路等额外发热,甚至可能因电气短路引起火灾;还会产生电磁干扰,影响供电电压波形、绝缘层破坏、降低功率因数及降低变压器的使用寿命等问题[3]。
因此如何有效抑制3次谐波,降低或消除3次谐波对设备及配电系统影响,成为亟需解决的问题。
本文针对某低压台区3次谐波超标问题,对该台区电能质量进行测试。
在实测数据的基础上,通过负序和谐波电压电流测试数据估算系统阻抗,零序电压电流测试数据估算零序阻抗,将估算结果进行对比和分析,指出该台区3次谐波产生机理,并给出相应的解决方案。
1.1 谐波分析结果要探讨电能质量问题的根本原因,电能质量测试与评估是必要手段。
新建变电站3次谐波超标分析及处理
新建变电站3次谐波超标分析及处理新建变电站3次谐波超标分析及处理摘要：本文主要针对新建变电站3次谐波超标问题进行了详细的分析及解决方案设计，旨在为变电站建设过程中的问题避免出现类似状况。
关键词：变电站；3次谐波；超标分析；处理方案一、前言随着社会经济不断发展，能源需求逐年增加，变电站在电力系统中的作用愈加重要。
但在变电站建设过程中，往往会出现多种问题，其中包括一些电气特性问题。
其中，3次谐波超标问题就是变电站建设中必须关注的一个问题，因为它不仅可能对电气设备造成损害，还可能对电网造成不良影响。
因此，针对新建变电站3次谐波超标问题进行详细分析及解决方案设计，是变电站建设的重要问题。
二、3次谐波的产生原因及危害3次谐波是指在额定频率的三倍频率处产生的电磁波，其存在有很多因素。
例如，采用多脉冲变压器可以减小步进状况，但这样会增加3次谐波的幅值。
还有一些电气设备的设计及使用误区也可能促使3次谐波的产生。
3次谐波比起其他谐波，可能对电气设备造成的损害更加严重，而且它还可能引起电源及电力系统异常。
具体而言，3次谐波可能导致设备发热、产生噪音，还可能导致保护系统出现误动作等问题。
而且，随着电气设备的用量愈来愈多，3次谐波的危害也变得愈加突出，因此需要对其进行解决。
三、超标分析针对新建变电站3次谐波超标问题，在实际工程中我们采取了标准结构及系统元件的设计，并采用了特殊的3次谐波滤波器进行调整及控制。
具体方案如下。
1.针对系统结构进行优化一般而言，变电站系统通常是由变压器、母线、隔离开关、熔断器、基础配电设备等组成，其中变压器是连接电网及负荷的重要部件。
因此，在设计变电站结构时，我们可以考虑优化变压器的接入方式，降低3次谐波对设备的影响。
2.采用适当的3次谐波滤波器进行调整在实际情况中，3次谐波滤波器已经被广泛应用于电力系统中，而且该滤波器能够有效抑制变压器中的3次谐波。
在设计中，我们采用了特殊的3次谐波滤波器进行调整及控制。
三次谐波电流限制
三次谐波电流限制在电力系统中，谐波是电流或电压波形中频率是基波频率的整数倍的成分。
三次谐波（第三次谐波）是指频率是基波频率的三倍的谐波。
谐波电流的存在可能引起系统中的一些问题，因此需要进行限制和管理。
以下是一些关于三次谐波电流限制的考虑：1.国际标准和规范：国际电工委员会（IEC）和其他标准组织发布了有关电力系统中谐波的标准和规范。
这些标准通常包括了对三次谐波电流的限制，以确保系统的正常运行和设备的安全性。
2.设备容忍度：不同类型的电力设备对谐波的容忍度不同。
一些设备，如变压器、电动机等，可能对谐波电流更为敏感。
因此，为了确保设备的正常运行，需要限制三次谐波电流的水平。
3.电流滤波器：电流滤波器是一种用于抑制谐波的设备。
通过在系统中安装电流滤波器，可以有效地降低谐波水平，包括三次谐波。
这有助于确保系统中的电流满足规定的限制。
4.功率因数改善：三次谐波电流通常与功率因数改善有关。
通过采取措施改善功率因数，可以减少谐波电流的影响。
这可能包括使用功率因数校正装置等设备。
5.谐波分析：在设计和运行电力系统时，进行谐波分析是一种有效的方法。
通过对系统中的谐波进行分析，可以确定是否存在过高的谐波电流，并采取适当的措施进行限制。
6.监测和测量：对系统中的电流进行定期的监测和测量是确保谐波水平处于可接受范围内的关键步骤。
这有助于及时发现问题并采取相应的纠正措施。
总体而言，限制三次谐波电流的目的是确保电力系统的正常运行，减少对设备的不利影响，同时符合相关的国际标准和规范。
在设计、运行和维护电力系统时，需要综合考虑谐波的影响，采取适当的技术手段来管理和限制谐波电流。
三次谐波——电气火灾的潜在隐患(2)
三次谐波——电气火灾的潜在隐患（2）2.电压畸变触发电器故障谐波电压畸变造成设备的工作状态不稳定，可使配电用低压电器设备(断路器、漏电保护器、接触器、热继电器等)发生故障。
谐波电流使低压电器设备铁损、铜损增加，集肤效应加剧，从而产生异常发热、误动作等故障。
3.对变压器和感应电动机的影响(1)变压器三次谐波会增大在变压器的绕组和铁芯上的损耗，铁芯中的环流不做有用功，但会引起额外的损耗并增加绕组的温度，更高频率的谐波会使磁损及涡流损耗加大。
(2)感应电动机和变压器中的道理一样，谐波畸变会加大电动机中的损耗。
对电动机而言，每个谐波分量都有自身的相序(正序、逆序、零序)，它表示旋转的方向(在感应电动机中相对于基波磁场的正向而言)如下：谐波次数123456789101112相序+-0+-0+-0+-0三次谐波属零序谐波，零序谐波(即3N次谐波)产生不变的磁场，但是因为谐波频率较高，故磁性损耗大大增高而将谐波能量以热的方式放出。
负序的谐波产生反方向旋转的磁场(相对于基波而言)，而使电机的力矩下降，并和零序谐波一样，产生更多的损耗。
正序谐波产生正向旋转磁场来加大力矩，它和负序分量一起，可造成电机的振动而降低电机寿命。
三、防范措施1.在大量使用非线性电子设备的电气回路中，中性线的截面应该是每相导线截面的两倍，实际运用时可采用五芯电缆，每相用一个芯线而中性线则用两个芯线。
也可每相用各自不同的中性线。
2.加装谐波滤波器。
对已建建筑物来说，加装谐波滤波器是最好的也是较经济的办法。
谐波滤波器可安装在每一个用电设备支路中，这样既可阻止支路产生的谐波注入电网，亦可过滤去电网中包含的谐波成分。
3.加装隔离变压器。
隔离变压器是一种作用于电源或负载减少谐波的滤波设备。
对于存在电源质量问题的地方，加装这种设备也是一种技术改造的方法。
4.加装按谐波量标定的断路器和配电屏。
谐波产生的过热现象是危险的，选用提高参数的器件可对整个线路中的设备起到保护作用。
3次谐波造成变压器过热零线电流过大
3次谐波会造成变压器过热零线电流过大现代电气负荷与传统电气负荷发生了很大的变化。
过去的负荷以电阻（照明、加热）、电感（电动机）为主，现在的负荷很多是整流电路。
例如在三相四线供电系统中，大量使用的节能灯、LED大屏幕、以计算机为代表的信息设备等都采用了整流电路。
3次等零序性谐波由单相整流负载产生，并带来了严重危害，包括3次谐波带来功率损耗增加、缩短设备寿命、接地保护功能失常、造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、零性线过载和电缆着火。
三倍频谐波（3次、9次、15次）在三相中相位相同，幅值在零线上直接相加，因而导致了变压器过热甚至烧毁，零线电流过大引发火灾，以下就主要的两方面问题进行说明。
1变压器中三次谐波引起变压器过热三相四线制系统中变压器一般采用∆／Y连接，这样零序性电流在变压器的高压线包中没有流通回路，零序性谐波电流不能流入上游系统，减小了零序性谐波电流对上游系统的影响。
但是变压器低压侧三次谐波电流会在高压侧绕组感应出三次谐波电流在△绕组形成环流，该环流很大，增加高压绕组损耗，变压器发热严重。
从变压器红外光图可以看出，由于零序性3次谐波电流的影响，某工厂变压器的温度可达150℃，增加了变压器附加发热、加速绝缘老化、减少变压器使用寿命；同时也带来振动和噪音问题。
图1三次谐波电流在变压器绕组中流通 图2受3次谐波电流影响的变压器红外光2零线3次谐波电流过大，相线峰值电流过大3次谐波电流周期为150Hz，在一个工频50Hz周期内有3个周波，A、B和C相上的3次谐波相位是相同的，从图3a所示相线与零线3次谐波电流可知，零线上3次谐波电流为相线的3倍。
图3a 图3b图3 相线与零线上3次谐波电流3次、9次、15次和21次等均为三倍次谐波电流，其在零线上幅值均是线性叠加的关系，零线电流的有效值可以按照以下公式计算。
0I =从图3a 所示相线与零线3次谐波电流可知，当相线三次电流峰值为0.4时，零线电流峰值达到了1。
关于兼有3相不平衡与3次谐波电流问题的案例
兼有3相不平衡与3次谐波电流问题的案例
银联3P5子系统
3P5的3相线路中由于负载性质的原因，电流谐波水平THDI 相当高，THDI＞27 %。
而且，电流谐波频谱中3次谐波成分占有比率非常高。
由于电流谐波频谱中的3次谐波部分在零线上是叠加的，造成零线电流过大。
另外，3P5的3相负载存在一定程度的不平衡。
上述二个原因是造成3P5零线电流过大,零线电流达到23.8A 与零地电压过高（1.9V）的原因。
3P5子系统配置有源滤波器之后,情况发生了明显的变化:
银联3P5子
系统
零线电流零地电压测量值12.5A 0.98V
3P5 PDU 零线零线电流总有效值=12.5A。
虚线所指为3th 谐波电流谐波电流. 3th 谐波电流降低到0.65A。
零线电流=0.98V.
→零线电流从23.8A降低到12.5A ;
→零地电压从1.9V降低到0.98V。
3P5子系统存在的零地电压过高的问题得到了明显的控制。
随着3P5子系统IT设备的增加或调整，在相关的增加或调整过程中适当注意3相电流的平衡，3P5子系统的零地电压将会向更加低水平的方向发展。
（目前的情况就是如此，3P5子系统零地电压目前小于0.9V）。
三次谐波的主要表现及防治方法
三次谐波的主要表现及防治方法目前，电网中谐波干扰大量涌现，谐波问题日趋复杂，因此谐波治理课题也越来越受到研究者的重相线与中性线之间的非线性负荷产生三次谐波电流，并在中性线进行叠加。
由于三次谐波及其倍数次谐波呈零序特征，因此中性线上的三次谐波电流是三相中三次谐波电流的代数和，会引起过载风险使所有的谐波电流造成电流和电压畸变，还形成150的电磁场，对其周围的电子控制、保护及通信设备和系统产生干扰。
主要表现为：（1）因为三次谐波的零序性，低压母线上的三次谐波电压主要与中性线的三次谐波电流有关；①当变压器接法为时，零序性的三次谐波电流将成为励磁电流，在此零序励磁电抗上产生较大的压降，即三次谐波电压，很容易造成低压母线上的电压总畸变率超标；②当变压器接法为△－0时，侧的变压器绕组形成三次谐波电流流通的回路，该回路阻抗为变压器漏抗，远较零序励磁阻抗小为20倍左右，从而不会在低压母线产生很大的三次谐波电压。
（2）如果低压三相的三次谐波电流不平衡，则存在正序和负序的三次谐波分量：①如果配电变压器为接线，低压侧正序和负序的三次谐波电流会在高压侧绕组感应出三次谐波电压，对高压侧产生影响；②如果配电变压器为△－11接线，低压侧正序和负序的三次谐波电流在高压侧绕组感应出的三次谐波电流在△绕组形成环流，对高压侧产生的三次谐波影响要比变压器为接线时小，但增加了变压器高压绕组的损耗。
（3）由于中性线中三相负荷不平衡引起的工频电流和三次谐波电流的叠加有可能大于相电流，当三相的三次谐波平衡时，由于接线的变压器铁芯中零序的三次谐波无通路，磁通只能经铁心、空气和外壳等构成回路，产生附加损耗和局部过热；而在接线中，△绕组为三次谐波电流提供通路，它所产生的三次谐波磁通将抵消铁芯中的原三次谐波磁通，从而使铁心中的合成磁通基本上呈正弦波，减少了附加损耗，但谐波电流的存在使因子因谐波发热而降低变压器输送能力，正常值为1．0和电流波峰系数增大，造成供电变压器的利用率下降或过载。
发电机三次谐波定子接地保护频发报警原因分析
发电机三次谐波定子接地保护频发报警原因分析发表时间：2018-06-11T16:50:31.427Z 来源：《河南电力》2018年2期作者：米建宾1 曹红日2 蒙小飞3 马志昊1 贾蒙4 侯[导读] 本文探讨了三次谐波定子接地保护频发报警的原因及处理方法，以期对被同样问题困扰的继电保护同仁有一定帮助。
（1.国网冀北电力公司电科院（华北电力科学研究院有限责任公司）北京 100045；2.北京京能高安屯燃气热电有限责任公司北京 100024；3.华润电力（温州）有限公司温州 325000；4.北京京能未来燃气热电有限公司北京 102209；5.神华宁夏国华宁东发电有限公司银川 750408）摘要：发电机作为电力生产的主要设备，其安全稳定运行是保障电力生产的重要条件。
发电机定子接地保护是保证发电机安全的重要手段，在发电机实际运行中，通过三次谐波定子接地保护反映中性点附近5%～15%范围内的故障，弥补基波零序电压保护或零序电流接地保护在中性点附近的保护死区。
在实际运行中，三次谐波定子接地保护频发报警，给电厂生产运行人员带来了很大的困扰。
本文探讨了三次谐波定子接地保护频发报警的原因及处理方法，以期对被同样问题困扰的继电保护同仁有一定帮助。
关键词：发电机；三次谐波定子接地保护；原因分析引言我国电力系统中，对于100MW及以上的发电机，应装设无动作死区（100%动作区）单相接地保护，一般采用基波零序过电压与三次谐波电压保护共同共同组成的100%单相接地保护[1-11]。
基波零序电压定子接地保护主要负责保护距发电机机端85%～90%的定子绕组接地故障；三次谐波定子接地保护主要反映距中性点5%～15%范围内，以较小过渡电阻接地时的定子绕组接地故障，从而弥补基波零序电压保护或零序电流接地保护在近中性点范围内的保护死区[2-11]。
三次谐波定子接地保护其原理是根据发电机机端和中性点的三次谐波电压的变化情况，检测发电机运行状态下机端及中性点三次谐波电压是否达到保护动作方程的要求，以达到发现距中性点5%～15%范围内定子接地故障的目的。
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测量 RSE 时，DCS 2次谐波没有超标 -39dBm 左右，但是3次谐波超标，-33dBm。
已经加上低通滤波器，加上后2次的谐波有6dB的下降，但3次谐波基本没有变化。
请问各位有没有遇到过这种情况，会不会不是匹配电路的影响，是结构其他方面的影响？
如果这样的话 表示你RSE的3次谐波 跟CSE完全没关系
因此你在Connector之前做任何动作 包含加低通滤波器
都于事无补
首先 可能跟天线周边组件相关
因为有可能RF讯号 透过走线 或是天线本身 耦合到这些组件
透过其非线性效应 产生3倍谐波 再耦合到天线 辐射出去
把天线附近的TVS 管，喇叭，马达，马达泄流二极管 通通拔掉 看辐射杂散有无改善?
若真的跟这些组件有关 那就是在其讯号输入口 摆放0201的18pF电容 避免DCS的RF讯号灌入这些组件
再来 把屏蔽盖拿掉去测辐射杂散 看改善还是更糟?
这两个结果都可能发生
如果改善 表示跟屏蔽盖接地有关
先说明二极管动作机制 假设电压正好为二极管的临界电压 例如0.7V
因为电压有到达临界电压 所以一开始会导通 但可能因为误差
好比少个0.1 V或0.2 V 此时电压低于临界电压 那么二极管就不导通 之后电压又恢复正常 有到达临界电压 于是二极管又恢复导通
换言之 当电压正好为二极管的临界电压时 其二极管的动作状态
会呈现 : On => Off => On => Off…….的状态
再来探讨两件式屏蔽罩的接地
若Shielding Cover跟Shielding Frame接触良好
则Shielding Cover跟Shielding Frame之间 会呈现导通状态 反之 若接触不好 会呈现不导通状态
那如果Shielding Cover跟Shielding Frame的接触 不是那么良好
则其接触状态 会正好处于临界点
接触好就导通 接触不好就不导通 如下图 :
换言之 若Shielding Cover跟Shielding Frame的接触 处于临界状态 一开始会导通 若之后可能因为稍有误差 以至于接触状态低于临界点 那么就不导通 再之后其接触状态又恢复良好 于是又导通 如下图 :
换言之 当Shielding Cover跟Shielding Frame的接触不那么良好时 亦即正好处于临界点 其接触状态
会呈现 : On => Off => On => Off…….的状态
这正好等同于一个电压处于临界电压的二极管行为模式
而二极管是会因为非线性效应 而产生谐波的
因此结论是 若Shielding Cover跟Shielding Frame的接触 处于临界状态 则会因为二极管行为模式 产生谐波
因为PA会将Tx讯号 耦合到上方的屏蔽罩 亦即屏蔽罩会有残留的Tx讯号 若Shielding Cover跟Shielding Frame接触良好 亦即该屏蔽罩接地良好 则残留的Tx讯号 会通通流到GND
但若Shielding Cover跟Shielding Frame的接触不那么良好时 则残留的Tx 讯号 会因为二极管行为模式 使残留的Tx讯号产生谐波 接着再透过屏蔽罩的共振腔结构 耦合到天线 最后再透过天线辐射出去 那么辐射杂散就会变大
验证方式: 可直接将屏蔽盖拿掉 看是否有改善
这动作目的是去除屏蔽罩残留的Tx讯号 以及破坏共振腔结构
解决之道就是改善屏蔽盖接地
拿掉屏蔽盖之后 辐射杂散改善 还有个原因
来自屏蔽盖跟PA的寄生效应
因为组装整机时 中框会往下挤压 导致屏蔽盖离PA太近 跟PA内部的Bondwire 产生寄生效应 进而影响特性 解决之道
要嘛加大屏蔽盖跟PA之间的距离
要嘛PA上方直接开天窗
如果屏蔽盖拿掉去测辐射杂散 结果更糟
那表示跟PA有关
PA本身产生的3倍谐波 透过缝隙泄漏出去 耦合到天线 再辐射出去 你把屏蔽盖拿掉 等于连泄漏都不用 连个阻挡的机制都没有
直接耦合到天线 当然结果会更糟
解决之道
要嘛改机构件设计 把缝隙封起来
要嘛PA上方贴吸波材料。