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供配电系统中谐波的危害及治理
摘要：随着现代工业的高速发展,各种整流变频装置在供配电系统中的应用越来越广泛,这些非线性负载在工作过程中向电网注入谐波电流,使电网公共连接点(P.C.C)的电压波形产生畸变,并产生很强的电磁干扰(EMI),对电力系统的安全、优质、经济运行构成潜在的威胁,给周围电气环境带来极大污染,被认为是电网的一大公害,必须采取治理措施。
第1页:供配电系统中谐波的危害及治理
第2页:供配电系统中谐波的危害及治理
第3页:供配电系统中谐波的危害及治理
第4页:供配电系统中谐波的危害及治理
第5页:供配电系统中谐波的危害及治理
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第7页:供配电系统中谐波的危害及治理
　　1、谐波的定义和基本概念
　　根据国标《电能质量公用电网GB/T14549-93》的定义:&谐波(分量)为对周期性交流分量进行傅立叶分解,得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。&也就是说谐波是一个周期电气量的正弦分量,其频率为基波频率的整数倍。图1为一个正弦波在5次谐波(24%)和7次谐波(9%)的影响下发生畸变的示意图。
　　在频域分析中,将畸变的周期性电压和电流分解成傅立叶级数,即
　　式中:&1&基波角频率(rad/s);
　　h&谐波次数;
　　Uh、Ih&第h次谐波电压和谐波电流的方均根值(V、A);
　　&h、&h&第h次谐波电压和谐波电流的初相角(rad);
　　为了表示畸变波形偏离正弦波形的程度,最常用的特征量有谐波含有率、总畸变率。谐波电流总畸变率THDI为
　　同理可写出谐波电压的相应表达式THDU、HRUh。　　
　　2、谐波的危害　　
　　2.1对电力设备的影响　　
　　对电容器的影响是介损系数增大,故障率增加,严重时会发生系统谐振、谐波放大。　　
　　对供电电缆的影响主要是产生附加损耗,影响绝缘寿命,电缆绝缘发热,严重时会造成电缆&放炮&、电缆火灾等重大事故。　
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通信枢纽机房电力系统谐波治理与价值分析
作者：autozhaopin
来源：中国自动化招聘网
摘要:通信枢纽机房随着非线性用电设备的大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置的正常运行，威胁网络的安全运行，因此谐波必须进行治理。
通信枢纽机房随着非线性用电设备的大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置的正常运行，威胁网络的安全运行，因此谐波必须进行治理。
一、通信枢纽机房电力系统中谐波的主要来源与测试情况
1、谐波的来源
■ 发电设备
电力系统中的谐波来自电气设备，由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。
■ 输配电系统产生的谐波
变压器的电源侧电压超过额定电压10% 以上时，也会使二次侧电压的三次谐波明显增加。
■ 用电设备产生的谐波
由于电网电压偏移在&7% 以下，所以发电、变电设备产生的谐波分量都较小。因此发电、变电设备不是影响电网电压波形方面质量的主要矛盾，影响电网电压波形质量的主要矛盾是非线性用电设备，非线性用电设备是主要的谐波源，非线性用电设备主要有以下四大类。
■ 电弧加热设备：如电焊机等。
■ 交流整流的直流用电设备：如电力机车、电解、电镀等。
■ 交流整流再逆变用电设备：如变频调速器等。
■ 开关电源设备：电子整流器等。
2、通信枢纽机房谐波设备的情况
通信枢纽机房内由于负载供电的不可间断性，使用了大量UPS 和开关电源，这些设备输入级均为三相整流，产生大量谐波。开关电源、UPS 设备先把交流整流成直流，再通过二次变换，变成相应的直流与交流。期间通过开关管控制变压器初级电流的开通和关闭，不仅在整流时产生谐波，而且在开关管开闭时，反射高频的谐波至电源。造成配变的中心线电流居高不下，谐波还会通过配变污染到电网。
图1 交流整流电压、电流波形示意图
二、谐波污染的危害
1、增加了输电和供电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率，由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗和电能损耗，使导体严重发热。
■ 对变压器的影响。
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，导致绕组过热；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，使变压器附加损耗增加，浪费电力资源。
■ 对输电线路的影响。
由于供电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗也增加。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容， 它们与产生谐波的设备形成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生联谐振或并联谐振。一般情况下，并联谐波的谐振所产生的谐波过电压和过电流对相关设备的危害较大。当注入电网的谐波的频率位在网络谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成
谐波放大。在这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动，导致损坏设备，与此同时还产生相当大的谐波网损，造成绝缘被击穿的事故。
■ 对电力电容器的影响。
随着谐波电压的增高，一方面会加速电容器的老化，使电容器的损耗系数增大、附加损耗增加，从而容易发生故障和缩短电容器的寿命另一方面，电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时，就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等原因而不能正常地运行。
2、影响继电保护和自动装置的工作和可靠性谐波对供电系统中以负序（基波）量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序（基波）量整定的保护装置整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加谐波的干扰则会引起负序电流保护误动，如果误动作后引起跳闸，则后果会相当严重。
3、使测量和计量仪器的指示和计量不准确
由于电力计量装置都是按50Hz 标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响感应式电表的正常工作。
4、干扰通信系统的工作
供电线路上流过的3、5、7、11、13 次等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，不但在邻近供电线路的通信线路中会产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，甚至在某些情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外，换相过程中产生的电磁噪声会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。
■ 对供用电设备的影响。
谐波的干扰会使计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，设备内的元件出现过热，从而使计算机及数据处理系统出现错误。对于带有提高功率因数用的电容器的设备来说，因为在一定参数的配合下，会形成某次谐波频率下的谐振，使电容器因过热而损坏。会使供电的高低压供电系统上的漏电装置误动作，严重影响供电安全。
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机房UPS三次谐波干扰与零电位扰动的抑制措施38
机房UPS三次谐波干扰与零电位扰动的抑制措施；[日期：]千家综合布线网ww；om；1引言；为了保证供电的稳定可靠，在广播电视制播工艺系统中；在三相四线制星形线路中，由于大多数广播电视工艺系；通过分析这些干扰产生的原因不难发现；3抑制措施；3．1措施一；要讲究UPS的选型；6)性价比是否较合理；3．2措施二；在UPS输入端接入交流阻波电抗器
机房UPS三次谐波干扰与零电位扰动的抑制措施[日期：
] 千家综合布线网 www.cabling-system.com1引言为了保证供电的稳定可靠，在广播电视制播工艺系统中往往会引进UPS电源系统。但正是由于UPS的大规模引入，致使诸多数字音视频工艺系统屡遭干扰，使噪音、死机、误码、眼图闭合、信号有效传输距离缩短等现象频发，给工程技术人员带来了许多困扰。
2干扰产生在三相四线制星形线路中，由于大多数广播电视工艺系统三相负载不能保证完全平衡．因此在零线电流不为零。当在该供电回路中接入UPS时．由于UPS一般是“交一直一交”式结构，功率器件往往工作在“截止一导通一截止”这样一个非线性的突变过程．这种突变极易产生较强的高次谐波。而运行在非平衡负载状态下的三相供电系统又更加剧了这种谐波的产生。三次及其倍频谐波的产生，会形成不可低估的同相谐波电流分量．而这种电流分量。正是直接导致三相电路零线回路电流过载而产生干扰的罪魁祸首。通过分析这些干扰产生的原因不难发现。在三相交流供电线路中接入大功率UPS。的确很容易产生高次谐波，尤其是三次及其倍频谐波危害最大。当这种谐波的电流分量与原来的零线电流叠加后．整个供电回路的功率因数会因此而降低，轻则导致零电位扰动，拉大零地电位差，引起对负载端丁艺系统设备的干扰；重则使零线过载，铜损增大，甚至损毁输入侧的前端供电设备，如变压器、油机、远程UPS系统等。因此，在实施广播电视工程项目时，务必引起足够重视．并采取有效措施加以防范。3抑制措施3．1措施一要讲究UPS的选型。合理选择UPS本身就可以有效预防或减低干扰的发生。一般来说，选择UPS应按负荷大小、运行方式、电压及频率波动范围、供电保持时间、输出波形畸变系数等重要指标来确定。对于广播电视工程来说。UPS的引入还应特别注重其性能指标以及内在质量，具体考虑以下问题：1)是否具备高精度的电压稳定功能；2)输出电压是否谐波分量小，正弦波失真少；3)是否具有主备系统的同步锁相功能。可进行同步切换或并机运行，有无崩溃点；4)逆变器的效率是否较高，动态特性是否较好；5)容量是否具有可扩充的余地；6)性价比是否较合理。3．2措施二在UPS输入端接入交流阻波电抗器。从前面的分析可知，造成供电系统功率因数降低，给设备带来干扰的原因还不是三相负载的不平衡．而是其中的三次及其倍频谐波。在UPS输入端接人交流阻波电抗器AL(见图1)，不仅可以有效抑制谐波的回流反射，提高电路的功率因数，还能降低UPS接通瞬间的充电涌流。较好地解决了UPS对前端供电系统的冲击而引起的过载问题。阻波电抗器可根据UPS额定输入电流的大小选择相应的型号，3只电容器均采用电力电容器，耐压≥1000V即可。其容量一般在100―220nF之间选择。3．3措施三负载端采用隔离变压器输出。从物理连接上将UPS与负载的零线分开(如图2)，这对有效抑制各种干扰非常有利。隔离变压器是一个非常成熟的产品，结构简单，价格低廉，规格齐全，可以满足各种功率等级的要求，而且安全可靠。使用上无风险。所以，经常被应用在现代精密配电中心(PPC)上。实践证明，隔离变压器的引入，不仅能很好地解决零线压降随电流增大而提高．从而导致负载端零地电位差升高的问题，有效杜绝了由谐波带来的干扰，而且还有效减弱了强雷电给工艺系统带来的电磁干扰。在实际应用时．隔离变压器应尽量接在靠近负载端。因为隔离后的电源零线要就近接入工艺地线，这样做是为了确保负载零线与工艺地线电位的一致。使零地并接后其电位差趋近于零，上述干扰也就不复存在。在日常的技术维护中．因零地电位差过大而引起对广播电视工艺系统设备干扰的问题。却普遍得不到人们的重视和研究．把系统在运行时出现的一些古怪现象和故障表现，简单归咎于设备本身．使系统常常处在恶劣的电源环境和干扰之中运行，而长期得不到改善。因此，机房UPS三次谐波干扰与零电位扰动问题应引起充分重视。3．4措施四合理的施工工艺是确保工程取得事半功倍成效之关键。设备的品质同然重要，而其合理的布局和讲究的布线工艺对系统的质量影响尤其突出。从前面分析的情况看，缩短零线长度，增大零线截面积是一种减小零线电抗，降低压降，缩小零地电位差，减低干扰的有效途径。从零线电抗计算公式Z．=ρ×L÷S可以看出，当导线长度己减小，导线载面积S增大时，磊随之减小，零地电位差也随之降低。当然．合理地确定布线空间同样可以取得好的成效。根据有关技术资料说明，对于双变换纯在线式UPS，当逆变器工作时，UPS输入端零线电流理论E应该为零。但由于配电机房电缆多数走的是大电流．这些大电流设备包括大功率UPS，电梯变频器，空调压缩机等，它们工作时多少会产生各种谐波．若把这些电缆紧挨在一起走长线，难免会产生各种谐波的耦合和调制。并互为串扰。产生新的谐波分量，最终导致干扰的产生。所以，有条件时应将UPs的火线和零线、地线分开走线。两者的距离应该保证在20cm以上。其他动力电缆也应该远离UPS零线。如因场地原因不能拉开距离，零线或地线可考虑使用屏蔽电缆，也可达到同样效果。4工程案例本案例是丽水广电中心新建工艺机房的高质量供电系统．该系统采用模块式在线型UPS，分3个区域布局设置。分别是：1号区域为电视演播制作区，额定容量120kV?A，主要负责大小演播厅6个。新闻、栏目、广告等3个编辑机房及录音配音室的日常供电。在非常时期，经卸载部分负荷，可作为远程UPS向保障级别要求更高的广播电视播控系统，提供更长时间的电力保障。2号区域为电视播控区。额定容量40kV?A。系本地UPS．专供具有4套电视节目播出容量的播总控系统的日常供电。3号区域为广播制播区，额定容量20kV?A，系本地UPS，负责最多可同时进行3套广播节目制播的电力保障。实践证明，本设计(如图3所示)技术成熟，安全有效。 包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、各类资格考试、应用写作文书、行业资料、外语学习资料、文学作品欣赏、机房UPS三次谐波干扰与零电位扰动的抑制措施38等内容。
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有源滤波器在机场助航灯光系统中谐波测试分析与治理方案
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