电流谐波抑制
电力系统谐波监测与抑制技术研究
电力系统谐波监测与抑制技术研究随着电力系统的快速发展和电子设备的广泛应用，电力质量问题日益突出。
其中，谐波是造成电力系统质量下降的一个重要因素。
谐波会导致电网设备的破坏、电力损耗的增加以及对用户设备的干扰等问题。
因此，电力系统谐波监测与抑制技术的研究和应用对提高电力系统的可靠性和质量至关重要。
一、谐波监测技术谐波监测是对电力系统中谐波分量进行实时监测和分析的过程。
通过谐波监测，可以了解电力系统中谐波的水平、频率和相位等信息，为进一步的谐波抑制提供依据。
1. 传统谐波监测技术传统的谐波监测技术通常采用数字示波器或功率分析仪等设备。
这些设备可以通过采集电流和电压波形，计算谐波的幅值和相位差等参数，并通过显示和记录的方式反映出谐波的情况。
然而，传统的谐波监测技术受到监测点有限、成本高昂以及数据处理复杂等限制。
2. 基于智能传感器的谐波监测技术近年来，随着传感器技术的发展，基于智能传感器的谐波监测技术得到了广泛应用。
这些智能传感器可以直接安装在电网设备上，实时采集电流和电压的波形数据，并通过无线通信传输给监测系统。
利用智能传感器，可以实现对电力系统多个监测点的谐波监测，提高监测的覆盖面和准确性。
二、谐波抑制技术谐波抑制技术是为了减少电力系统中谐波分量的水平，保持电力质量的稳定性和可靠性。
根据谐波抑制技术的原理和应用范围不同，可以分为有源谐波抑制和无源谐波抑制技术。
1. 有源谐波抑制技术有源谐波抑制技术是通过在电力系统中添加特定的电子器件，实时监测和控制电流和电压的波形，从而在电力系统中产生与谐波相反的波形，以抑制谐波。
有源谐波抑制技术具有响应速度快、抑制效果好等特点，但其设备成本高、容量有限等问题也需要解决。
2. 无源谐波抑制技术无源谐波抑制技术是通过改进电力系统的电网结构和设备设计，减少谐波的产生和传输，从而达到谐波抑制的目的。
无源谐波抑制技术可以通过限制谐波源的接入、加装滤波器和隔离变压器等设备来实现。
谐波治理措施
谐波治理措施
谐波治理措施是指为了控制或减轻电能系统中的谐波干扰和谐波问题，采取的一系列技术手段和措施。
下面列举几种常见的谐波治理措施：
1. 谐波滤波器：谐波滤波器是用于滤除电能系统中谐波成分的装置。
它们可以通过选择合适的滤波器参数，将谐波电流从系统中滤去，从而降低谐波干扰。
常见的谐波滤波器包括无源滤波器（谐波消除器）、有源滤波器、谐波滤波器组等。
2. 谐波控制变压器：谐波控制变压器是一种专门设计用于抑制谐波的变压器。
它的设计可以消除或减小电力系统中的谐波干扰，并保证电力质量。
3. 谐波抑制器：谐波抑制器是一种用于控制谐波干扰的装置。
它可以通过改变阻抗、相移、补偿等方式，来削弱或消除电力系统中谐波的影响。
4. 谐波限制器：谐波限制器是一种用于限制谐波电流流入电力系统的装置。
它可以通过控制谐波电流的大小和频率，来避免谐波电流对电力系统的损害。
5. 谐波控制技术：谐波控制技术是一种综合运用以上措施的技术手段。
它通过结合各种谐波治理措施，对电力系统中的谐波进行综合治理，以确保电力系统的正常运行和电力质量。
总之，谐波治理措施旨在降低谐波干扰，保证电力系统的正常
运行和电力质量。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的治理措施，并综合考虑成本、效果、可行性等因素，以达到最佳的谐波治理效果。
谐波抑制度
谐波抑制度
谐波抑制度指的是在电力系统中，针对谐波干扰的一种度量方法。
电力系统中存在着各种负载和非线性元件，这些元件会导致电流和电压的非正弦波形出现，从而产生谐波。
谐波会引起电力设备的故障，同时也会对电力系统中的其他设备产生干扰。
因此，为了保证电力系统的稳定性和可靠性，需要对谐波进行抑制。
谐波抑制度是指电力系统中抑制谐波的能力，也可以理解为系统的抗谐波能力。
通常用百分比表示，是指在电力系统中，所抑制的谐波电流的百分比。
例如，一个电力系统的谐波抑制度为90%，就意味着该系统可以将90%的谐波电流抑制掉，只有10%的谐波电流会对电
力设备和系统产生干扰。
谐波抑制度的计算需要考虑各种因素，包括电力系统的拓扑结构、负载特性、非线性元件的类型等。
在电力系统设计和运行中，需要合理配置电力设备，采用适当的滤波器和控制器，以提高谐波抑制度，保障电力系统的安全和稳定。
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电力谐波抑制技术及解决方案资料
电力谐波抑制技术及解决方案资料电力谐波是电力系统中一种频率偏离基波频率的波形，它们是电力设备的非线性因素引起的。
谐波会导致电网电压和电流的畸变，对电力设备的正常运行造成影响甚至损坏设备。
因此，抑制电力谐波成为了电力系统设计和运行中一个重要的问题。
下面将介绍电力谐波抑制的几种技术及解决方案：1.谐波滤波器：谐波滤波器是一种专门设计用于抑制电力谐波的装置。
它通过选择特定的滤波器参数来消除特定频率的谐波。
谐波滤波器通常由电抗器和电容器组成，可以以并联或串联的方式连接到电力系统中，以抑制电网中的谐波。
2.谐波自适应控制：谐波自适应控制是一种通过实时监测电力系统中的谐波情况，并根据需要自动调整电力设备的工作状态以抑制谐波的技术。
这种技术通常利用数字信号处理和控制算法来实现。
3.软开关技术：软开关技术是一种改善电力系统中非线性负载造成的谐波问题的方法。
它通过控制开关状态的切换时机和方式来减小谐波的产生。
软开关技术可以通过改进开关器件和控制策略来实现。
4.谐波抑制变压器：谐波抑制变压器是一种特殊设计的变压器，用于抑制电力系统中的谐波。
它可以通过调整变压器的参数和结构来提供对特定谐波频率的有效抑制。
5.谐波滤波器和UPQ设备结合使用：UPQ设备是一种将滤波器与有源电力滤波器相结合的装置。
它可以消除电力谐波，并对电网中的其他电力质量问题如电压波动、电压不平衡等进行修正。
总的来说，抑制电力谐波的技术和解决方案可以通过滤波器、自适应控制、软开关技术、谐波抑制变压器和结合使用谐波滤波器和UPQ设备等方式来实现。
这些技术和解决方案可根据具体情况选择使用，以提高电力系统的稳定性和可靠性。
谐波电流及抑制
一.谐波电流一般来说, 理想的交流电源应是纯正弦波形, 但因现实世界中的输出阻抗及非线性负载的原因, 导致电源波形失真。
近年来整流性负载的大量使用, 造成大量的谐波电流, 也间接污染了市电, 产生电压的谐波成份. 另外一些市售的发电机或UPS本身输出电压就非纯正弦波, 甚至有方波的情形, 失真情形更严重, 所含谐波成份占了很大的比。
1.谐波的危害谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。
谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。
对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
2.谐波是怎么产生的一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。
二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。
它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。
铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流%。
三是用电设备产生的谐波：晶闸管整流设备。
由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。
我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。
电抗器抑制谐波原理
电抗器抑制谐波原理电抗器是一种用于抑制谐波的电气设备。
它的原理是基于电感和电容的特性，通过改变电流和电压之间的相位差来抵消谐波信号。
电抗器的使用可以有效地降低谐波对电力系统的影响，保证电力设备的正常运行。
谐波是电力系统中普遍存在的一种电信号，它是原始电信号的倍频信号。
谐波信号的存在会导致电力系统中出现电压、电流失真，甚至引发设备的故障。
因此，抑制谐波成为电力系统中一个重要的问题。
电抗器通过改变电流和电压之间的相位差来抵消谐波信号。
在电抗器中，电感和电容是两个核心元件。
电感是一种储存电能的元件，它可以使电流滞后于电压，从而形成电压和电流之间的相位差。
电容则是一种储存电荷的元件，可以使电压超前于电流。
通过调节电感和电容的数值，可以使电流和电压之间的相位差与谐波信号的相位差相等，从而实现抵消谐波的效果。
在电力系统中，电抗器通常被安装在负载设备的电源侧。
当谐波信号进入负载设备时，电抗器会把谐波信号分解成基波信号和谐波信号两部分。
基波信号通过电抗器时，相位差不变，电流和电压之间的相位差保持不变。
而谐波信号经过电抗器时，由于电感和电容的作用，相位差发生了变化，使得电流和电压之间的相位差与谐波信号的相位差相等，从而相互抵消。
通过使用电抗器抑制谐波，可以有效地降低电力系统中的谐波含量，减少谐波对设备的影响。
电抗器的使用不仅能保证电力系统的正常运行，还可以提高设备的效率和可靠性。
然而，电抗器的使用也存在一些问题。
首先，电抗器的选择和调节需要根据具体的电力系统来进行，需要考虑电力系统的谐波特性和负载设备的要求。
其次，电抗器本身也会对电力系统产生一定的功耗，因此需要合理设计和调节电抗器的参数，以减少能源的浪费。
电抗器作为一种抑制谐波的电气设备，在电力系统中起着重要的作用。
它通过改变电流和电压之间的相位差来抵消谐波信号，有效地降低谐波对电力系统的影响。
电抗器的使用可以保证电力设备的正常运行，提高设备的效率和可靠性。
然而，电抗器的选择和调节需要根据具体情况进行，合理设计和调节电抗器的参数是保证电力系统稳定运行的关键。
谐波抑制的方法及其特点
谐波抑制的方法及其特点谐波抑制是指在电力系统中，通过各种技术手段来减小或消除系统中的谐波，以保证系统的稳定运行和电能质量的提高。
谐波对电力系统的影响主要表现在电源侧产生电能浪费、设备过热和电力系统的持续稳定性等方面。
下面将介绍一些常用的谐波抑制方法及其特点。
1.无功补偿方法无功补偿是通过在电力系统中引入无功电流，通过与谐波电流进行干涉或互相对抗来实现谐波抑制的目的。
根据无功补偿方式的不同，可以分为静态无功补偿和动态无功补偿两类。
静态无功补偿是指通过在电力系统中连接静止的无功补偿装置，如电容器组或者电感器组，并采用并联或者串联的方式补偿谐波功率。
静态无功补偿适用于较小规模、较低谐波频率的谐波问题。
特点是结构简单、投资成本低，但对谐波的抑制能力有一定限制。
动态无功补偿是指通过在电力系统中连接可以根据网侧电压和电流动态调整的电力电子装置，来实时地进行无功补偿。
动态无功补偿器可以根据谐波电流的频率和相位进行自适应地补偿。
特点是可靠性高、补偿能力强，适用于大规模、高谐波频率的谐波问题。
2.谐波滤波器谐波滤波器是一种通过滤除谐波电流或电压来实现谐波抑制的设备。
它由各种谐波滤波器元件（如电感、电容器、电阻等）组成，通过选择适当的元件参数和连接方式，可以在不同频率的谐波上实现良好的抑制。
谐波滤波器可以分为被动滤波器和主动滤波器两种。
被动滤波器是指通过合理选择谐波滤波器的元件参数和连接方式，在电力系统的敏感载荷端或供电侧连接谐波滤波器，以吸收或滤除谐波电流或电压。
被动滤波器结构简单、可靠性高，但对谐波内容和负载变化敏感，需要定期维护和调整。
主动滤波器是指通过控制电力电子开关装置工作时序，实时地感知谐波电流并进行相应的抗谐波干涉，以达到谐波抑制的目的。
主动滤波器具有自适应性强、动态响应速度快、滤波能力强等特点，适用于高谐波内容、频率变化较大的系统。
3.绝缘调频（PWM）技术绝缘调频技术是一种通过采用电力电子器件，通过调节电压和电流的幅值、频率和相位等参数，实现对谐波的抑制。
低压谐波抑制无功补偿
低压谐波抑制无功补偿低压谐波抑制无功补偿是一种用于改善低压供电系统质量的技术手段。
低压谐波抑制无功补偿系统可以有效降低系统谐波电流含量，改善电网电压波动，提高供电质量，保障电力设备的正常运行。
在低压供电系统中，负载设备使用非线性电器会产生谐波电流。
谐波电流会导致电压波动，加剧线损，影响供电质量。
同时，大量无功功率的消耗也会导致电网的能效下降。
因此，需要采用谐波抑制和无功补偿的技术手段来解决这些问题。
谐波抑制是指通过采用谐波滤波器等设备来降低谐波电流的含量。
谐波滤波器可以选择性地滤除特定频率的谐波电流，从而降低谐波电压并减小波动。
谐波滤波器通常由电容、电感和电阻等组成，可以消除主要谐波成分，并提高系统的功率因数和功率质量。
无功补偿是指通过安装无功补偿装置来消除或降低系统中产生的无功功率。
无功补偿装置通常采用电容器或电容器组。
电容器能够提供无功电流，与负载电流相抵消，从而实现无功功率的平衡。
无功补偿装置可以有效提高电网的功率因数，降低线损，减少电网的无效功率消耗，提高系统的能效。
低压谐波抑制无功补偿系统的设计和安装需要考虑多个因素。
首先，需要对供电系统的电流和电压波形进行谐波分析，确定谐波含量和频率成分，以便正确选择并安装相应的谐波抑制和无功补偿设备。
其次，需要对系统的负载特性进行评估，了解负载设备的运行状态和谐波电流的产生机制，以便采取相应的措施来减小谐波电流的产生。
最后，需要对设备的运行和可靠性进行评估，确保系统在长期运行中具有稳定性和可靠性。
综上所述，低压谐波抑制无功补偿技术是提高低压供电系统质量的一种重要手段。
通过采用谐波滤波器和无功补偿装置，可以有效降低谐波电流的含量，改善电网电压波动，提高供电质量，保证电力设备的正常运行。
在设计和安装过程中需要综合考虑谐波特性、负载特性和设备的可靠性，以确保系统的稳定性和可靠性。
这将为低压供电系统的运行提供有力的支持。
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未来的 IEC 61000-3-12 – 更加适用于变频器，将取代 IEC 61000-3-4 – 本标准已经经常纳入考虑
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电流谐波标准之术语
标准所提供的THD的限值与电源的阻抗有关（这样与短路电流有关）. 短路功率 ( Ssc) 三相短路功率的值通过标称系统电压Unominal 和设备公共耦合点 (PCC)的阻抗Z计算获得 Ssc = U² nominal / Z 设备的视在标称功率 ( Sequ) 通过标称线电流 Iequ 和标称电压 Up (单相) 或 Ui (相间). Sequ = Up Iequ ，单相设备 Sequ = 3 Ui Iequ ，平衡三相设备
在特定条件下三相平衡配电网络的电流发射限制
I5
0
5 - 180°
最小 Rsce
谐波次数的等级
允许的总的 电流畸变率% I13 2 10 THD 13 48 PWHD 22 46
In/I1*%
I5 33 120 * 10.7 40 I7 7.2 25 Iห้องสมุดไป่ตู้1 3.1 15
I1 = 基准基波电流; In = 谐波电流分量
变频器的电流谐波对策
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2005/11/15
内容
电流谐波的产生 谐波的影响 谐波标准 谐波抑制的方法 IEEE-519标准及其对策 谐波抑制方法比较 总结
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变频器的输入电流波形
通用低压变频器实际上是一种交-直-交型电源变换器，其前半部分 是整流器，先将三相或单相交流电源通过不可控（全二极管）或 半可控（三个二极管和三个晶闸管）整流桥整流成为直流。 在稳定运行的情况下，变频器的进线每相电流的波形如图所示， 其幅值由负载决定，也与电容值有关。 该波形可以分解为基波和各次谐波。 由于变频器属于对称三相负载，故其谐波的次数没有偶数和三的 倍数，只有6m+1/6m-1，为 5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37,41,43,49,… 谐波的次数越高，幅值越小。
=
+
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电流谐波的衡量
总的电流谐波畸变率 (THDI) • THDI = 谐波大小相对于基波信号大小的百分比
2 2 2 I2 I 32 I 4 ..I n I1
THDI
谐波通过频谱分析仪测量或计算获得
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电流谐波的危害
电流谐波产生功率损耗和干扰 总的输入电流方均根值的增加 (可达 50%) 电源的电压畸变 (电压谐波) 功率因数的降低 变压器，电缆，其它电气元件的过载… 对周围敏感设备的干扰 整流桥和变频器电容的过载 功率因数校正电容的过载 谐振的危险 例如对功率因数的影响： 输入相电流波形与相电压波形本来接近“同步 ”，相移角基本为零，而相移系数CosPhi=1。 考虑谐波产生的无功的影响，功率因数为D。 如果不采取任何措施，D=0.90--0.92 谐波产生功率损耗和干扰
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电流谐波标准
每相电流16A < Irms < 75A的变频器的标准
Up1
未来的 IEC61000-3-12 相对于IEC6100-3-4更加适用于交流变频器 – 如果线路电流的5次谐波相对于基波电压的相移： 90° < < 150°则变压器的损耗较低. – 那么对于一个等效的Rsce，变频器允许的THID可以较高. – 例如 : 相对于IEC61800-3-4标准, 针对THID＝ 48%， Rsce从350减少到 120
短路比 ( Rsce) – Rsce = Ssc / 3 *Sequ ，单相设备 – Rsce = Ssc / Sequ ，三相设备
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电流谐波标准
对每相Irms > 16A 的变频器的标准 IEC 61800-3 指技术报告 IEC 61000-3-4:
平衡三相设备的电流发射限制
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电流谐波标准
IEC/EN61800-3 应用于变速驱动装置 指几个基本的标准，与变频器的功率额定值有关
所有这些标准应用于第一类环境“民用” 对第二类环境“工业”目前没有标准
标准:
IEC 61000-3-2: – I< 16A 每相，对非专业设备，如脚踏车（跑步机？） 很少遵守 (成本太 高) IEC 61000-3-4: – 16A < I < 75A 每相，对专业或非专业设备 – I < 16A 每相，对专业设备，例如面包机
Irms 1 THDI 2
Cos 1 THDI 2
D
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变频器谐波典型值
不采取任何滤波措施 0.75-15KW >100% 18.5-30KW 80-100% 37-110KW 60-80% 132KW及以上 50－70％ 例如ATV38在不加外置进线电抗器的情况下的谐波含量大致为：
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削弱谐波的可选方案
电抗器 无源滤波器
有源前端滤波器
十二脉冲整流和十八脉冲整流 整套装置的一体化解决方案
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电抗器
电抗器的作用是平滑了电流波形，从而抑制了谐波畸变。 可以安装位于进线侧的交流线路电抗器，或者位于直流侧 的直流电抗器。