谐波治理方案

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谐波治理方案

目录

1.评估依据：国家标准具体内容 (2)

1.1国家标准对谐波的要求 (2)

2.项目概述 (2)

现场情况描述项目背景 (2)

现场测试数据 (5)

结论 (9)

3.谐波治理方案 (9)

谐波来源及危害 (9)

谐波的防护 (11)

数值计算 (12)

设计选型 (14)

4.PQFS有源滤波器介绍 (16)

工作原理 (16)

PQFS有源滤波器技术数据 (19)

安装方式 (20)

控制技术 (20)

无功补偿功能 (21)

PQFS典型应用效果 (21)

5.PQFS有源滤波器照片 (22)

1. 评估依据：国家标准具体内容

1．1 国家标准对谐波的要求：

根据中华人民共和国国家标准《电能质量、公用电网谐波》GB/T14549-93中规定公用电网谐波电压（相电压）、电流限值如下：

1）谐波电压限值

公用电网谐波电压（相电压）不应超过下表中规定的允许值。

2）谐波电流限值

a)公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过下表中规

定的允许值。

b)同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。

2．项目概述

2．1 现场情况描述项目背景

1）测试现场描述

公司车间供电系统进行谐波检测，本次测试仪器选用FLUKE 435 电能质量测试仪，测试点分别设置在低压配电房总进线开关的输出端（见图一）、阴极涂布机密母插接箱电源开关的输出端（见图二）、化成机密母插接箱电源开关的输出端（见图三）、搅拌机控制箱电源开关的输出端（见图四）。经现场测试，线路存在较大的谐波电流，主要谐波次数为3次、5次、7次、11次。由于供电系统电能质量恶劣，谐波畸变率高，给设备的正常运行带来了极大的安全隐患。

2）测试点

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图一、低压配电房测试点示意图

图二、阴极涂布机测试点示意图图三、化成机测试点示意图

图四、搅拌机测试点示意图

2．2 现场测试数据

2．2．1 低压配电房测试数据

1）电压波形图 2）电流波形图

3）谐波电流计量屏幕 4）谐波电压计量屏幕

5）谐波频谱屏幕

6）记录数据

附录一：低压配电房测试记录数据；

附录二：低压配电房测试谐波频谱全图。

2．2．2 阴极涂布机测试数据

1）电压波形图 2）电流波形图

3）谐波电流计量屏幕 4）谐波电压计量屏幕

5）谐波频谱屏幕

6）记录数据

附录三：阴极涂布机测试记录数据；

附录四：阴极涂布机测试谐波频谱全图。

2．2．3 化成机测试数据

1）电压波形图 2）电流波形图

3）谐波电流计量屏幕 4）谐波电压计量屏幕

5）谐波频谱屏幕

6）记录数据

附录五：化成机测试记录数据；

附录六：化成机测试谐波频谱全图。

2．2．4 搅拌机测试数据

1）电压波形图 2）电流波形图

3）谐波电流计量屏幕 4）谐波电压计量屏幕

5）谐波频谱屏幕

6）记录数据

附录七：搅拌机测试记录数据；

附录八：搅拌机测试谐波频谱全图。

2．3 结论

从现场测试得到的数据可以看出，供电线路中3、5、7、11、13次谐波电流含量较高，其中最高的谐波电流总畸变率达﹪，大大超过国家标准GB/T14549 《电能质量公用电网谐波》所规定的谐波限值，供电系统的电能质量污染程度非常严重，存在极大的安全隐患，必须引起有关部门高度重视，应及时治理。

3．谐波治理方案

3．1 谐波来源及危害

谐波是对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到的基波频率大于1的整数倍的频率分量。由于谐波的频率是基波频率的整数倍，也常称它为高次谐波。

电力系统本身包含的能产生谐波电流的非线性元件主要是变压器的空载电流，交直流换流站的可控硅控制元件，可控硅控制的电容器、电抗器组等。但是，电力系统谐波更主要来源是各种非线性负荷用户，如各种整流设备、调节设备、电弧炉、轧钢机以及电气拖动设备。各种低压电气设备和家用电器所产生的谐波电流也能从低压侧馈入高压侧，对于这些设备，即使供给它理想的正弦波电压，它的电流也是非正弦的，即有谐波电流存在。非线性负载其谐波含量决定于它本身的特性和工况，基本上与电力系统参数无关，因而可

分量。由谐波引起的设备事故屡见不鲜。谐波已成为污染公用电网和危害其它设备的“公害”。谐波对电力系统或并联的负载产生的种种危害，危害的程度决定于谐波量的大小、现场条件等因素。谐波的危害主要表现为：

1）对变压器的危害

谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3次谐波谐振。其次是产生机械震动、噪声和谐波过电压。

2）对继电保护装置的危害

继电保护装置采用电磁型和感应型继电器时，基本不受谐波影响。整流型和晶体管型继电器对谐波较为敏感，有可能引起误动作。目前在中压系统大量应用的组合式过流继电器多为晶体管型，其中有些产品设置涌流等功能，能够通过对变压器的投切造成的励磁电流中特定次数谐波进行检测，避免涌流造成的误动作，差动继电器、零序及负序继电器由于整定值小，易受谐波电流影响。

3）对电容器补偿装置的危害

为提高系统功率因数，通常需装设并联电容器组。在工频频率下，这些电容器的容抗比系统感抗大的多，不会产生谐振。但对高次谐波，系统感抗大大增加，而容抗减小，就有可能产生并联或串联谐振。并联电容器与供电系统形成并联谐振，会使谐波电流放大，以致于电压及电流的畸变更为严重。此外，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增大，温升升高，会降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。所以在含有谐波的供电系统中，不能使用单纯投切电容器组的无功功率补偿装置。

4）对配电系统的危害

对配电的影响主要表现在线路损耗增加，增加功率损耗。同时谐波电压产生的尖峰加速线缆绝缘的老化，引起浸渍绝缘的局部放电，温升增大，缩短线缆使用寿命。民用建筑常见的三次谐波在N线上的积累，极易造成N线的过载。由于大部分情况下，配电系统在N线上不设置保护装备，N线的超负荷运行，埋下了火灾隐患。

5）对低压开关设备的危害

对于配电用断路器来说，全电磁型断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热。同