谐波危害及谐波治理.ppt
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110
电压总谐波畸变 率 %
5.0
4.0
3.0
2.0
各次谐波电压含有率：%
奇数
偶数
4.0
2.0
3.2
1.6
2.4
1.2
1.6
0.8
谐波标准及谐波危害
• 谐波的相关标准
• 设备谐波发射量标准
– 《电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电 系统中产生的谐波电流的限制》（GB/Z 17625-2003）
误动 – 灵敏电子系统的误动 – 通讯干扰 – 控制系统故障
谐波标准及谐波危害
谐波电流对电容器组的影响
未投电容器电流波 形
未投电容器电压波形 THDU＝2%
投电容器电流波形
投入电容器电压波形THDU= 7%
Baidu Nhomakorabea
谐波标准及谐波危害
谐波电流对电容器组的影响
电容器出现膨胀现象 电容器柜熔断器组群爆 功率因数低
效率降低
不受影响
有谐振的危险
不受影响
电流增大的影响 负载容量增大时 基波频率50HZ变为60HZ 尺寸，重量
有过载的危险 必须更换滤波器
不允许 笨重
无过载的影响 可并联增容 由软件设置 灵巧
有源滤波技术
• 自动调节输出
– 自动限制最大输出,不存在过载
无源滤波器劣势之一, 钻井项目,谐波量变化 迅速….. 仅用了25天….
谐波标准及谐波危害
谐波使设备运行异常，效益低，影响工作性能
• 发电机 – I RMS > I1 Þ 定子绕组的附加温升 – 附加铁损 – 脉动转矩 • 电子励磁调节器误动 • 不正常振动 • 阻尼绕组的附加温升 • 过早老化 – 如果非线性负载所占比例为 20 至 30%, 生产厂商大多声明 降容 10%使用
电感器
4
加11、13次
2
谐波
仅降低谐波
仅限制3次和3n次谐波
(12脉
电流THDI
冲整流、移相
式滤波器)
L5
调谐式 滤波器
6
AccuSine 有源调节器
6 无谐波
与无源滤波器的比较
谐波电流控制 频率变化的影响 阻抗变化的影响
无源滤波器
AccuSine
按照频谱设计滤波器(体积庞大) 多种谐波可同时控制
– 铜损 Pcu = R x l2 RMS 集肤效应使损耗很高
– 铁损 磁滞损耗 + 涡流损耗
- 变压器寿命
– 三次谐波使中性线过载
变压器温升每升高8 度，寿命将减少 50%
谐波标准及谐波危害
谐波使设备运行异常，效益低，影响工作性能
• 异步电机 – IRMS > I1 (产生有功转矩) Þ • 定子绕组附加温升 – 正向或反向脉动转矩 • 电机效率下降 • 不正常振动 • 转子附加温升 • 过早老化
– 40us内响应负荷变化 – 全部响应时间为8ms • 与所有负载的特性兼容 • 自动消除系统谐振 • 具有过载保护（自动限流方式） • 易于安装 • 具有可扩展性，最多5台并联 • 符合IEEE 519(1992)标准 • UL和CSA认证
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 谐波占用电源容量
线性负载没有谐波 : • 功率因数＝Cos
S (VA) P (W)
S (VA)
D:谐波失 真功率
非线性负载 : • 功率因数 PF= P/S（有功功率/视在功率）
S = P2 + Q2
> S = 视在功率 > P = 有功功率 > Q = 无功功率 > D ＝失真功率
谐波危害及谐波治理
深圳市康必达控制技术有限公司
什么是谐波？
谐波是什么
线性负载
两类负载
非线性负载
U
I
基波
3次谐波
5次谐波
7次谐波 9次谐波
线性I 负载
U
谐波标准及谐波危害
• 谐波的相关标准
• 公用电网谐波标准 – 《电能质量 公用电网谐波》（GB/T 14549-1993）
电网标称电压 kV
0.38 6 10 35 66
B 导通率
• P 磁滞 f Bm
H 磁激励
d = 导磁材料宽度 (mm)
( ) P
=
材料电阻率
W mm2 mm
B = 磁感应强度 (Tesla)
•
f = B 的频率 (Hz)
P 涡流 =p62 d1B2 2 eff f 2 in W/mm
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 谐波增加电力设备的损耗
谐波治理
DR 调谐电抗器
Varplus²电容器
AccuSine有 源电力滤波器
AccuSine有 源电力滤波器
谐波治理
1
主电源
增大电力系统
h3 h9
h5, h7
的供电容量和 电缆、开关等
D
D
yn
L4
1 - 谐波没有消除
d
y
- 成本昂贵
3
抗谐波
变压器以不同 的方式联接
2 仅削减3 5次和 7次谐波，但增
AccuSine 有源电力滤波器
提升电能质量
I. 电源
谐波治理
I. 负载
If. (负载基波)
=
电源
I. 滤波器
I.电源 I滤波器
I.负载
非线性负载
+
Ih. (负载谐波)
技术特点
• 滤波范围广，可滤除2次到50次谐波 • 单相动态注入电流的方式消除谐波 • IGBTs高频转换可达20 kHz • 实时控制算法—迅速、准确
谐波次数（n ）
允许的谐波 电流In/I1
(%)
谐波次数（n ）
允许的谐波 电流In/I1
(%)
3
21.6
21
<=0.6
5
10.7
23
0.9
7
7.2
25
0.8
9
3.8
27
<=0.6
11
3.1
29
0.7
13
2
31
0.7
15
0.7
>=33
17
1.2
<=0.6
19
1.1
偶次
<=8/n或 <=0.6
I1=基波电流额定值，In=谐波电流分量。
S = P2 + Q2 + D2
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 谐波占用电源容量
无功功率 谐波功率
视在功率
有功功率
D和Q一样，无法 转化为有用功
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 变压器 – 铜损 • Pcu = R x l2 RMS • 集肤效应使损耗很高 – 铁损 = 磁滞损耗 + 涡流损耗
谐波标准及谐波危害
3次及3N次谐波的危害
– 三次和3n次谐波会在中性线上叠加 – 中性线电缆的发热量 – 严重时会发生火灾。
L1
Ih3 Ih1
L2
Ih3 Ih1
L3
Ih3 Ih1
Z1 Z2 Z3
Ih3
N
谐波标准及谐波危害
谐波对灵敏设备的危害
– 报警装置误动 – 采用非真实有效值测量导致脱扣器
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 谐波电流引起供电电流严重畸变 – 尤其是对独立供电小系统
低
高 压 配 电 所
降 压 变 压 器
压 交 流 配 电 屏
通信电源 交流UPS
通信机房 数据中心
精密机房 空调系统
建筑动力 照明系统
柴油发电 机
谐波治理方案
400 V
VarLogic功率 因数控制器
电压总谐波畸变 率 %
5.0
4.0
3.0
2.0
各次谐波电压含有率：%
奇数
偶数
4.0
2.0
3.2
1.6
2.4
1.2
1.6
0.8
谐波标准及谐波危害
• 谐波的相关标准
• 设备谐波发射量标准
– 《电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电 系统中产生的谐波电流的限制》（GB/Z 17625-2003）
误动 – 灵敏电子系统的误动 – 通讯干扰 – 控制系统故障
谐波标准及谐波危害
谐波电流对电容器组的影响
未投电容器电流波 形
未投电容器电压波形 THDU＝2%
投电容器电流波形
投入电容器电压波形THDU= 7%
Baidu Nhomakorabea
谐波标准及谐波危害
谐波电流对电容器组的影响
电容器出现膨胀现象 电容器柜熔断器组群爆 功率因数低
效率降低
不受影响
有谐振的危险
不受影响
电流增大的影响 负载容量增大时 基波频率50HZ变为60HZ 尺寸，重量
有过载的危险 必须更换滤波器
不允许 笨重
无过载的影响 可并联增容 由软件设置 灵巧
有源滤波技术
• 自动调节输出
– 自动限制最大输出,不存在过载
无源滤波器劣势之一, 钻井项目,谐波量变化 迅速….. 仅用了25天….
谐波标准及谐波危害
谐波使设备运行异常，效益低，影响工作性能
• 发电机 – I RMS > I1 Þ 定子绕组的附加温升 – 附加铁损 – 脉动转矩 • 电子励磁调节器误动 • 不正常振动 • 阻尼绕组的附加温升 • 过早老化 – 如果非线性负载所占比例为 20 至 30%, 生产厂商大多声明 降容 10%使用
电感器
4
加11、13次
2
谐波
仅降低谐波
仅限制3次和3n次谐波
(12脉
电流THDI
冲整流、移相
式滤波器)
L5
调谐式 滤波器
6
AccuSine 有源调节器
6 无谐波
与无源滤波器的比较
谐波电流控制 频率变化的影响 阻抗变化的影响
无源滤波器
AccuSine
按照频谱设计滤波器(体积庞大) 多种谐波可同时控制
– 铜损 Pcu = R x l2 RMS 集肤效应使损耗很高
– 铁损 磁滞损耗 + 涡流损耗
- 变压器寿命
– 三次谐波使中性线过载
变压器温升每升高8 度，寿命将减少 50%
谐波标准及谐波危害
谐波使设备运行异常，效益低，影响工作性能
• 异步电机 – IRMS > I1 (产生有功转矩) Þ • 定子绕组附加温升 – 正向或反向脉动转矩 • 电机效率下降 • 不正常振动 • 转子附加温升 • 过早老化
– 40us内响应负荷变化 – 全部响应时间为8ms • 与所有负载的特性兼容 • 自动消除系统谐振 • 具有过载保护（自动限流方式） • 易于安装 • 具有可扩展性，最多5台并联 • 符合IEEE 519(1992)标准 • UL和CSA认证
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 谐波占用电源容量
线性负载没有谐波 : • 功率因数＝Cos
S (VA) P (W)
S (VA)
D:谐波失 真功率
非线性负载 : • 功率因数 PF= P/S（有功功率/视在功率）
S = P2 + Q2
> S = 视在功率 > P = 有功功率 > Q = 无功功率 > D ＝失真功率
谐波危害及谐波治理
深圳市康必达控制技术有限公司
什么是谐波？
谐波是什么
线性负载
两类负载
非线性负载
U
I
基波
3次谐波
5次谐波
7次谐波 9次谐波
线性I 负载
U
谐波标准及谐波危害
• 谐波的相关标准
• 公用电网谐波标准 – 《电能质量 公用电网谐波》（GB/T 14549-1993）
电网标称电压 kV
0.38 6 10 35 66
B 导通率
• P 磁滞 f Bm
H 磁激励
d = 导磁材料宽度 (mm)
( ) P
=
材料电阻率
W mm2 mm
B = 磁感应强度 (Tesla)
•
f = B 的频率 (Hz)
P 涡流 =p62 d1B2 2 eff f 2 in W/mm
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 谐波增加电力设备的损耗
谐波治理
DR 调谐电抗器
Varplus²电容器
AccuSine有 源电力滤波器
AccuSine有 源电力滤波器
谐波治理
1
主电源
增大电力系统
h3 h9
h5, h7
的供电容量和 电缆、开关等
D
D
yn
L4
1 - 谐波没有消除
d
y
- 成本昂贵
3
抗谐波
变压器以不同 的方式联接
2 仅削减3 5次和 7次谐波，但增
AccuSine 有源电力滤波器
提升电能质量
I. 电源
谐波治理
I. 负载
If. (负载基波)
=
电源
I. 滤波器
I.电源 I滤波器
I.负载
非线性负载
+
Ih. (负载谐波)
技术特点
• 滤波范围广，可滤除2次到50次谐波 • 单相动态注入电流的方式消除谐波 • IGBTs高频转换可达20 kHz • 实时控制算法—迅速、准确
谐波次数（n ）
允许的谐波 电流In/I1
(%)
谐波次数（n ）
允许的谐波 电流In/I1
(%)
3
21.6
21
<=0.6
5
10.7
23
0.9
7
7.2
25
0.8
9
3.8
27
<=0.6
11
3.1
29
0.7
13
2
31
0.7
15
0.7
>=33
17
1.2
<=0.6
19
1.1
偶次
<=8/n或 <=0.6
I1=基波电流额定值，In=谐波电流分量。
S = P2 + Q2 + D2
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 谐波占用电源容量
无功功率 谐波功率
视在功率
有功功率
D和Q一样，无法 转化为有用功
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 变压器 – 铜损 • Pcu = R x l2 RMS • 集肤效应使损耗很高 – 铁损 = 磁滞损耗 + 涡流损耗
谐波标准及谐波危害
3次及3N次谐波的危害
– 三次和3n次谐波会在中性线上叠加 – 中性线电缆的发热量 – 严重时会发生火灾。
L1
Ih3 Ih1
L2
Ih3 Ih1
L3
Ih3 Ih1
Z1 Z2 Z3
Ih3
N
谐波标准及谐波危害
谐波对灵敏设备的危害
– 报警装置误动 – 采用非真实有效值测量导致脱扣器
谐波标准及谐波危害
• 谐波的负面影响
• 谐波电流引起供电电流严重畸变 – 尤其是对独立供电小系统
低
高 压 配 电 所
降 压 变 压 器
压 交 流 配 电 屏
通信电源 交流UPS
通信机房 数据中心
精密机房 空调系统
建筑动力 照明系统
柴油发电 机
谐波治理方案
400 V
VarLogic功率 因数控制器