电能质量与治理.

第二部分 谐波与无功的基本知识
污染电能质量的主要元素
一、谐波污染 二、无功污染 三、电压波动与闪变，三相负载不平衡污染
产生谐波的源头
谐波负荷产品：变频器、直流电源、UPS、整流 器、镇流器、气体放电灯、电焊机、计算机、电 视机、电镀和电解等，都是非常严重的谐波源
分布的行业：造纸、化学、冶金、铁路、公共事 业、楼宇、机械制造等
谐波产生的危害
对电力设备的影响
影响设备正常工作，老化、危害绝缘，电机振动、过电压、局部发热、产生谐振。
对继电保护和自动装置的影响
在谐波和负序共同作用下，许多保护及自动装置会发生误动作。
对通信的干扰
谐波通过电磁感应干扰通信。 1000Hz 以上的谐波导致电话回路信号的误动。
对电度计量及常用仪表指示的影响
电能质量国家标准摘要
同上
同上
不同电压等级的基准短路容量下谐波电流允许值/A kV MVA 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 谐波次数 0.4 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 8.5 16 7.1 13 10 100 26 20 13 20 8.5 15 6.4 6.8 5.1 9.3 4.3 7.9
最小短路容量Sk1不同于基 准短路容量Sk2时，谐波电 流允许值In：In=Sk1/Sk2*Ihp Ihp为左表基准短路容量下谐 波允许值
电能质量问题的提出（一）
一方面，工业、信息社会对电能质量要求越来越高。 大量基于计算机系统的控制设备和电子装置广泛应用， 这些装置对电能质量非常敏感。
一个计算机中心失去电压2s就可能破坏几十个小时的数据处
电能质量的主要扰动
IEEE 第22标准协调委员会（Standards Coordinating Committee 22） （电能质量）和其他国际委员会推荐采用11 种专用术语来说明电能 质量的主要扰动，其中主要的8 种扰动的波形如图所示：
电能质量国家标准
我国已颁布的对电能质量的国家标准
《供电电压允许偏差》（GB12325-90） 《三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-95） 《电力系统频率允许偏差》（GB/T15945-95） 《电压允许波动和闪变》（GB12326-90） 《电力系统谐波》（GB/T14549-93）
第三部分 补偿谐波和无功的方法
谐波和无功补偿的传统技术
同步发电机、同步电动机、同步调相机
并联电容器、LC滤波 静止无功补偿装置SVC TCR、TSC、TCR＋TSC
TCR＋C、TSC＋R
谐波和无功补偿的传统技术
同步发电机、同步电动机、同步调相机可 以补偿无功，但是其体积大、响应慢，维 护麻烦，已经很少在现场使用了。 L-C滤波器可以滤除谐波，但是也存在体 积大，发热严重，容易引起传并联谐振事 故，适应范围窄（每组只能补偿某次固定 谐波）等缺点。
无功的产生及危害

输电线路的电抗 变压器的漏抗 大量的异步电动机负载 无功流动带来线路损耗 受端电压降落，电能质量得不到保障 电压失稳造成大面积停电（东京 纽约 巴黎）



电能质量问题产生的其他 原因及危害
电压波动与闪变
电压波动由电力系统故障和用电负荷变化引起。
三ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ不平衡
由不对称的负荷所引起，尤其单相负荷，如：居 民和办公用电、照明、电气化机车等。
电能质量与APF-DSTATCOM的综合补偿
Building a New Electric World
目 录
一、电能质量问题概述
二、谐波与无功的基本知识 三、补偿谐波和无功的方法 四、APF－DSTATCOM的介绍
第一部分 电能质量问题概述
电能质量指标
在国际（或国家）标准中，电能质量指标通常以电压特征描述；电能 质量国标中，仅谐波用各次谐波电流表示用户注入电网的允许值。 供电电能质量的衡量指标，除供电电压和频率的偏差外，还有电压正 弦波形畸变、三相电压不平衡、电压波动和闪变、电压突降和中断以 及电网中各种信号电压的干扰等。
谐波含有率 harmonic ratio（HR） ： n此谐波有效值与
基波有效值之比。
H n％=100
Yn Y1
谐波的定义及数字特征
总谐波畸变率 total harmonic distortion（THD）：
周期性交流量中谐波含量的有效值与基波有效值之比。
谐波含量的有效值
YH
(Y )
h2 h
染”，造成电能品质下降。
半导体整流器、晶闸管调压及变频调速装置等非线性电力电子装置在现代工 业中得到了广泛应用。 为解决电力系统自身发展存在的问题，直流输电、FACTS等技术不断投入实 际工程应用。 电气化铁路、炼钢电弧炉等大功率、冲击性负荷迅速发展。 这些具有非线性、冲击性和不平衡性的负荷投入使用，使电网波形畸变越来 越严重、谐波水平不断上升，引起电压波动和闪变以及三相不平衡，甚至引发系 统频率波动等，对各种电力用户构成危害，甚至对电力系统的安全运行带来了直 接或潜在的威胁和危害。
理结果或损失几十万美元的产值。
大型的集成芯片生产厂，如果其供电中断超过几个工频周波， 就会造成芯片被毁。 当今连续精加工的自动化生产线对不合格电力的容许度严格 到只有1～2个工频周期。
电能质量问题的提出（二）
另一方面，电能质量问题日益严重。
大量的非线性负荷和扰动负荷接入公用电网对电能质量造成干扰和“污

2
总谐波畸变率
THD
YH 100% Y1
谐波源：向公网中注入谐波电流或在公网中产生谐波电压的电气设备。 短时间谐波 short duration harmonics ：
冲击持续时间不超过2s，且两次冲击之间的时间间隔不小于30s的电流所含有
的谐波及其引起的谐波电压。通常这种谐波不是周期性变化的。从理论上讲，它 不能用傅立叶级数来表示，而且它的分析比周期信号的谐波分析要复杂得多。
研究证明，感应式电度表对高次谐波有负的频率误差。
对电网损耗的影响
谐波在电力系统和用户电气设备上要造成附加损耗。大量3次谐波还会造成中线过载 或事故。
谐波的定义及数字特征
国标规定：
谐波是指对周期性交流进行傅立叶级数分解后，得到 的频率为基波频率大于1 的整数倍的分量。 谐波次数 ：谐波频率与基波频率的整数比。