3现代通信机房的谐波处理及节能

∞
f(t)=A0+ ∑ [Akcos(kω0t)+Bksin(kω0t)] （式1）
K=1
∞
=A0+ ∑ Cksin(kω0t+фk)
（式2）
K=1
∫ ∫ A0=
—1
T
f(t)dt=
—1
T0
2π
2π
0 f(t)dx（x=ω0t）
∫ ∫ Ak=
—2
T
T 0
f(t)cos(kω0t)dt=
— 1
π
2π
f(t)cos(kx)dx
3现代通信机房的谐波处 理及节能
• 对发电设备的危害 ：谐波干扰增大发电机的损耗，产生寄生转矩，降低了机 械能向电能转换的效率；谐波在线圈绕组和转子阻尼线圈中产生额外的损耗， 产生振动和发出异常的噪音。发电机中THDI必须小于等于20%，否则发电机 的功率也必须进行折算；
• 对输电设备的危害 ：损耗增加 （趋肤效应）、引发谐振（线路电感、对地 电容）、中线电流增大 、影响线路的稳定运行（继电保护的误动或拒动）；
3现代通信机房的谐
波处理及节能
1. 随着电子技术的发展，大功率可控硅SCR、
MCT 混
双 极
门极可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管 MOSFET、电力晶体管GTR、IGBT等技术的发
I和广泛应用，大量非线性负荷的增加， 功 率 M O S F ET
使得电力系统波形严重畸变，这便是谐波。
功 率 S IT
复 GTR 合 型
型
晶闸管
谐波最早发现在20世纪20年代，50年代以
肖特基势垒二极管
电力二极管
单 极 型
（
GTO RCT
LTT TRIAC
来，非线性负载引起的谐波问题日益受到
关注。
2. 近年来谐波所造成的危害日趋严重，对发、输、供、用电设备都造成图了1-严42重影响，导致设备运行
故障、维修工作量增加及增耗电费，甚至引发火灾事故等。
3、独立性： 平衡电力系统中的线性网络对不同谐波的响应是相互独立的，这性 质使得我们可以将各次谐波分别处理；即：对各次谐波分别建立等 效电路并求解电流和电压。 10
3现代通信机房的谐波处理
及节能 傅立叶级数是研究和分析谐波畸变的有效方法，通过傅立叶分解能够对畸变波
形的各种分量进行检查，任何周期波形都可被展开为傅立叶级数，即：f(t):频率为f0 的周期函数，角频率ω0=2πf0，周期T=1/f0=2 π/ ω0;C1sin(ω0t+ф1):基波分量； Cksin(kω0t+фk):第k次谐波。幅值为CK,频率为kω0,初始相位为фk
3现代通信机房的谐波处理及节能
3现代通信机房
的谐波处理及节
1. 引言
能
2. 谐波的危害 3. 谐波的特性
4. 谐波的表示方式 5. 谐波的定义与计算
6. 不同类型设备的谐波特征 7. 机房谐波源——整流电路谐波的理论分析
8. IDC机房的谐波抑制 9. 电容谐振的案例分析
10.节能减排数据分析与经验体会
• 对供电设备的危害 ：损害电容 、变压器降容（铜损、涡流损耗与导体外部 因漏磁通引起的杂散损耗 ）、降低可靠性、影响电力测量的准确性 ；6
• 对用电设备的危害 ：视在功率增大、干扰敏感性的电子设备；6
• 对人体的危害：人体细胞在受到刺激兴奋时，细胞膜静息电位会发生快速电 波动或可逆翻转，其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的电磁辐射就会 直接影响人的脑磁场与心磁场，引起不适，甚至诱发疾病，危害人体健康；
• 能源的浪费：谐波的存在可增大视在功率、降低功率因数，大量浪费电能；
3现代通信机房的谐波处理及节能
受影响设备 电动机 变压器
空调设备 电容器
影响的内容 主要是引起转子表面局部过热；也能引起定子零件过热，常需降低输出功率；引起振动等 引起绕组、外层硅钢片、外壳、金属紧固件的发热，降低输出功率；还会引起噪音和振动。 控制失常，制冷、加湿失效，控制精度降低等。 增加介质的局部放电和热老化；还会引起机械振动，串并联谐振，严重时可引起爆炸。
遥控传输等 引起数据丢失、误显示、误动、误传、元件损坏等。
电能表 自动装置、 集成线路板 继电保护
通信系统
其他表计
增加误差，增大供电线损率。
导致误判断、误动、误控制等。
引起误启动、误跳闸、拒动、损坏，引起事故或扩大停电事故。 主要引起电话杂音，有时出现过电压。 增加误差，造成基波值大于实际的错觉。
3现代通信机房的谐波处理及节能
3现代通信机房的谐波处理及节 能
• 所谓的谐波是指供电系统中所含有的频率为基波的整数倍 的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅立叶级数 分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系 列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。5
• 谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1）称为谐波次数。通 俗的将分解后的谐波称为n次谐波，此处的n即是谐波次 数。一般指从2次到50次范围，如5次谐波电压（电流） 的频率是250赫兹，7次谐波电压（电流）的频率是350赫 兹；超过13次的谐波称高次谐波。
3. 保证电能质量，以使用户安全、正常用电是电力部门的职责。但电能质量和一般产品质量不同之 处在于它不完全取决于电力生产企业，有的质量指标（例如：谐波、电压波动和闪变，三相电压 不平衡度）主要由用户负荷的干扰所致。因此电能质量的保证，需要供用电双方共同努力，共同 承担相应的责任。
4. 计算母线谐波电压、支路谐波电流、电压和电流总谐波畸变率（THD），以及找出其谐振的条件 是谐波研究和处理的基本途径。
1、对称性： 奇对称性：f（-t）=-f（t），展开为傅立叶级数式没有余弦项； 偶对称性： f（-t）=f（t），展开为傅立叶级数式没有正弦项而只 有余弦项； 半对称性：f(t+T/2) =-f（t），没有直流分量且偶次谐波被抵消，故 忽略偶次谐波。
2、相序性： 在一个平衡的三相系统中，单频谐波分量是完全正序的，或完全负 序的，或完全零序的；
0
∫ ∫ Bk= —2 T
电缆
增加浸渍绝缘局部放电和温升，缩短寿命，增加短路几率，严重时造成断电或火灾。
消弧线圈 断路器 避雷器
换流装置 电压互感器 电力系统
延迟或阻碍消弧作用。 降低遮断能力，延缓甚至阻碍熄弧，有时损坏断路器。 涌流延长其放电时间，可能导致损坏。 使燃弧间隔不匀，个别不能运行。 可能引发参数谐振而损坏。 损耗增大，降低安全。