電容器等 ) 和電感 ( 變壓器，電抗線圈等 ) 形成共振電路。后者能夠被系統(tǒng)諧波激勵而成為諧振。配電系統(tǒng)諧波的一個原因是變壓器鐵芯非線性磁化的特性。在這種情況下主要的諧波是 3 次的；它在全部 導(dǎo)體內(nèi)與單相分量具有相同的長度，因而在星形點(diǎn)上不能消除。

諧振頻率： 　　

每個電感和電容的連接形成一個具有特定共振頻率的諧振電路。一個網(wǎng)絡(luò)有幾個電感和電容就有幾個諧振頻率。

串聯(lián)諧振諧電路： 　　

由電感（電抗器）和電容 ( 電容器 ) 串聯(lián)的電路。

串聯(lián)諧振頻率： 　　

網(wǎng)絡(luò)的阻抗水平達(dá)到最小的頻率。在串聯(lián)諧振電路內(nèi)分路電壓 U L 和 U C 大于總電壓 U 。

分量諧波 　　

頻率不是基波分量倍數(shù)的正弦曲線波。

2. 諧波是什么？

諧波是主電網(wǎng)頻率的倍數(shù)。 術(shù)語“電網(wǎng)諧波 也被使用。 　　

電網(wǎng)頻率 f = 50 赫茲 　　　

3 次諧波 f = 150 赫茲 　　　

5 次諧波 f = 250 赫茲 　　　

7 次諧波 f = 350 赫茲 　　　

等 　　

用傅立葉分析能夠把非正弦曲線信號分解成基本部分和它的倍數(shù)。

3.諧波分量是如何產(chǎn)生的？ 　　

由于半導(dǎo)體晶閘管的開關(guān)操作和二極管、半導(dǎo)體晶閘管的非線性特性，電力系統(tǒng)的某些設(shè)備如功率轉(zhuǎn)換器比較大的背離正弦曲線波形。 　　

諧波電流的產(chǎn)生是與功率轉(zhuǎn)換器的脈沖數(shù)相關(guān)的。6脈沖設(shè)備僅有5、7、11、13、17、19 ….n倍于電網(wǎng)頻率。 功率變換器的脈沖數(shù)越高，最低次的諧波分量的頻率的次數(shù)就越高。 　　

其他功率消耗裝置，例如熒光燈的電子控制調(diào)節(jié)器產(chǎn)生大強(qiáng)度的3 次諧波( 150 赫茲)。 　　

在供電網(wǎng)絡(luò)阻抗( 電阻) 下這樣的非正弦曲線電流導(dǎo)致一個非正弦曲線的電壓降。 在供電網(wǎng)絡(luò)阻抗下產(chǎn)生諧波電壓的振幅等于相應(yīng)諧波電流和對應(yīng)于該電流頻率的供電網(wǎng)絡(luò)阻抗Z的乘積。 次數(shù)越高，諧波分量的振幅越低。

4.諧波分量在哪里發(fā)生的？　

只要哪里有諧波源( 參看介紹) 那里就有諧波產(chǎn)生。也有可能，諧波分量通過供電網(wǎng)絡(luò)到達(dá)用戶網(wǎng)絡(luò)。 例如，供電網(wǎng)絡(luò)中一個用戶工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)可能被相鄰的另一個用戶設(shè)備產(chǎn)生的諧波所干擾。5.電容器的技術(shù) 　　

MKP 和 MPP 技術(shù)之間的區(qū)別在于電力電容器在補(bǔ)償系統(tǒng)中的連接方式。

MKP( MKK ， MKF) 電容器： 　　

這項技術(shù)是在聚丙烯薄膜上直接鍍金屬。其尺寸小于用 MPP 技術(shù)的電容器。因?yàn)閷ι�產(chǎn)過程較低的要求，其制造和原料成本比 MPP 技術(shù)要相對地低很多。 MKP 是最普遍的電容器技術(shù)，并且由于小型化設(shè)計和電介質(zhì)的能力，它具有更多的優(yōu)點(diǎn)。

MPP( MKV) 電容器： 　　

MPP 技術(shù)是用兩面鍍金屬的紙板作為電極，用聚丙烯薄膜作為介質(zhì)。這使得它的尺寸大于采用 MKP 技術(shù)的電容器。生產(chǎn)是非常高精密的，因?yàn)楸仨毑捎谜婵崭稍锛夹g(shù)從電容器繞組中除去全部殘余水分而且空腔內(nèi)必須填注絕緣油。這項技術(shù)的主要優(yōu)勢是它對高溫的耐受性能。

自愈： 　　

兩種類型的電容器都是自愈式的。在自愈的過程中電容器儲存的能量在故障穿孔點(diǎn)會產(chǎn)生一個小電弧。電弧會蒸發(fā)穿孔點(diǎn)臨近位置的細(xì)小金屬，這樣恢復(fù)介質(zhì)的充分隔離。電容器的有效面積在自愈過程中不會有任何實(shí)際程度的減少。每只電容都裝有一個過壓分?jǐn)嘌b置以保護(hù)電氣或熱過載。測試是符合 VDE 560 和 IEC 70 以及 70A 標(biāo)準(zhǔn)的。

6. 電容器的發(fā)展 　　

直到大約1978年，制造電力電容器仍然使用包含PCB的介質(zhì)注入技術(shù)。后來人們發(fā)現(xiàn)，PCB 是有毒的，這種有毒的氣體在燃燒時會釋放出來。這些電容器不再被允許使用并且必須處理，它們必須被送到處理特殊廢料的焚化裝置里或者深埋到安全的地方。 　　

包含PCB 的電容器有大約30 W/kvar的功率損耗值。 電容器本身由鍍金屬紙板做成。 　　

由于這種電容被禁止使用，一種新的電容技術(shù)被開發(fā)出來。為了滿足節(jié)能趨勢的要求，發(fā)展低功耗電容器成為努力的目標(biāo)。 　　

新的電容器是用干燥工藝或是用充入少量油( 植物油)的技術(shù)來生產(chǎn)的。現(xiàn)在用鍍金屬塑料薄膜代替鍍金屬紙板。因此新電容充分顯示出了其環(huán)保的特性，并且功耗僅為0.3 W/kvar。這表明改進(jìn)后使功耗降至原來的1/100。 這些電容器是根據(jù)常規(guī)電網(wǎng)條件而開發(fā)的。在能源危機(jī)的過程中，人們開始相控技術(shù)的研究。相位控制的結(jié)果是導(dǎo)致電網(wǎng)的污染和許多到現(xiàn)在才搞清楚的故障。 　　

由于前一代電容器存在一個很高的自電感（所以功耗情況很差，達(dá)到現(xiàn)在的100倍），高頻的電流和電壓(諧波) 不能被吸收，而新的電容器則會更多地吸收諧波。 　　

因此存在這種可能，即，新、舊電容器工作在相同的母線上時會表現(xiàn)出運(yùn)行狀況和壽命預(yù)期的很大差異， 由于上述原因有可能新電容器將在更短的時間內(nèi)損壞。 　　

我們向市場提供的電力電容器是專門為用于補(bǔ)償系統(tǒng)中而開發(fā)的。電網(wǎng)條件已經(jīng)發(fā)生急劇的變化，選擇正確的電容器技術(shù)越來越重要。 電容器的使用壽命會受到如下因素的影響而縮短： 　　-諧波負(fù)載 　　-較高的電網(wǎng)電壓 　　-高的環(huán)境溫度 　　我們配電系統(tǒng)中的諧波負(fù)載在持續(xù)增長。在可預(yù)知的將來，可能只有組合電抗類型的補(bǔ)償系統(tǒng)會適合使用。 　　很多供電公司已經(jīng)規(guī)定只能安裝帶電抗的補(bǔ)償系統(tǒng)。其它公司必須遵循他們的規(guī)定。 　　如果一個用戶決定繼續(xù)使用無電抗的補(bǔ)償系統(tǒng)，他起碼應(yīng)該選用更高額定電壓的電容器。這種電容器能夠耐受較高的諧波負(fù)載，但是不能避免諧振事故。





諧波與紋波的比較

諧波簡單地說，就是一定頻率的電壓或電流作用于非線性負(fù)載時,會產(chǎn)生不同于原頻率的其它頻率的正弦電壓或電流的現(xiàn)象。

紋波是指在直流電壓或電流中，疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量。

它們雖然在概念上不是一回事，但它們之間有聯(lián)系。如電源上附加的紋波在用電器上很容易產(chǎn)生各頻率的諧波；電源中各頻率諧波的存在無疑導(dǎo)致電源中紋波成分的增加。

除了在電路中我們所需要產(chǎn)生諧波的情況以外，它主要有以下主要危害：

1、使電網(wǎng)中發(fā)生諧振而造成過電流或過電壓而引發(fā)事故；

2、增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率；

3、使電氣設(shè)備（如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電容器、變壓器等）運(yùn)行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命；

4、使繼電保護(hù)、自動裝置、計算機(jī)系統(tǒng)及許多用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常或不能正常動作或操作；

5、使測量和計量儀器、儀表不能正確指示或計量；

6、干擾通信系統(tǒng)，降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備。

紋波的害處：

1、容易在用電器上產(chǎn)生諧波，而諧波會產(chǎn)生較多的危害；

2、降低了電源的效率；

3、較強(qiáng)的紋波會造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致燒毀用電器；

4、會干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作；

5、會帶來噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。

總之，它們在我們不需要的地方出現(xiàn)都是有害的，需要我們避免的。對于如何抑制和去除諧波和紋波的方式方法有很多，但想完全消除，似乎是很難辦到的，我們只有將其控制在一個允許的范圍之內(nèi)，不對環(huán)境和設(shè)備產(chǎn)生影響就算達(dá)到了我們的目的。



近年來, 電力網(wǎng)中非線性負(fù)載的逐漸增加是全世界共同的趨勢，如變頻驅(qū)動或晶閘管整流直流驅(qū)動設(shè)備、計算機(jī)、重要負(fù)載所用的不間斷電源(UPS) 、節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等，這些非線性負(fù)載將導(dǎo)致電網(wǎng)污染，電力品質(zhì)下降，引起供用電設(shè)備故障, 甚至引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)事故等。
    電力污染及電力品質(zhì)惡化主要表現(xiàn)在以下方面：電壓波動、浪涌沖擊、諧 波、三相不平衡等。
    1.電源 污染的危害
    電源污染會對用電設(shè)備造成嚴(yán)重危害，主要有：
     干擾通訊設(shè)備、計算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機(jī)。
     影響無線電發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、核磁共振等設(shè)備的工作性能, 造成噪聲干擾和圖像紊亂。
     引起電氣自動裝置誤動作，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。
     使電氣設(shè)備過熱，振動和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。
     造成燈光亮度的波動（閃變），影響工作效益。
     導(dǎo)致供電系統(tǒng)功率損耗增加。
    2.電源污染的種類
    2.1 電壓波動及閃變
    電壓波動是指多個正弦波的峰值，在一段時間內(nèi)超過(低于)標(biāo)準(zhǔn)電壓值，大約從半周波到幾百個周波，即從10MS到2.5秒, 包括過壓波動和欠壓波動。普通避雷器和過電壓保護(hù)器，完全不能消除過壓波動，因?yàn)樗鼈兪怯脕硐�除瞬態(tài)脈沖的。普通避雷器在限壓動作時有相當(dāng)大的電阻值，考慮到其額定熱容量（焦?fàn)枺�，這些裝置很容易被燒毀，而無法提供以后的保護(hù)功能。這種情況往往很容易忽視掉，這是導(dǎo)致計算機(jī)、控制系統(tǒng)和敏感設(shè)備故障或停機(jī)的主要原因。

    另一個相反的情況是欠壓波動，它是指多個正弦波的峰值，在一段時間內(nèi)低于標(biāo)準(zhǔn)電壓值，或如通常所說：晃動或降落。長時間的低電壓情況可能是由供電公司造成或由于用戶過負(fù)載造成，這種情況可能是事故現(xiàn)象或計劃安排。更為嚴(yán)重的是失壓，它大多是由于配電網(wǎng)內(nèi)重負(fù)載的分合造成，例如大型電動機(jī)、中央空調(diào)系統(tǒng)、電弧爐等的啟停以及開關(guān)電弧、保險絲燒斷、斷路器跳閘等，這些都是通常導(dǎo)致電壓畸變的原因。

    大型用電設(shè)備的頻繁啟動導(dǎo)致電壓的周期性波動,如電焊機(jī)、沖壓機(jī)、吊機(jī)、電梯等,這些設(shè)備需要短時沖擊功率,主要是無功功率。電壓波動導(dǎo)致設(shè)備功率不穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量下降；燈光的閃變引致眼睛疲勞,降低工作效率。

    2.2 浪涌沖擊
    浪涌沖擊是指系統(tǒng)發(fā)生短時過（低）電壓,即時間不超過1毫秒的電壓瞬時脈沖，這種脈沖可以是正極性或負(fù)極性，可以具有連串或振蕩性質(zhì)。它們通常也被叫作：尖峰、缺口、干擾、毛刺或突變。
電網(wǎng)中的浪涌沖擊既可由電網(wǎng)內(nèi)部大型設(shè)備（電機(jī)、電容器等）的投切或大型晶閘管的開斷引起，也可由外部雷電波的侵入造成。浪涌沖擊容易引起電子設(shè)備部件損壞，引起電氣設(shè)備絕緣擊穿；同時也容易導(dǎo)致計算機(jī)等設(shè)備數(shù)據(jù)出錯或死機(jī)。

    2.3 諧波
    線性負(fù)載，例如純電阻負(fù)載，其工作電流的波形與輸入電壓的正弦波形完全相同，非線性負(fù)載，例如斬波直流負(fù)載，其工作電流是非正弦波形。傳統(tǒng)的線性負(fù)載的電流/電壓只含有基波(50Hz)，沒有或只有極小的諧波成分，而非線性負(fù)載會在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生可觀的諧波。

    諧波與電力系統(tǒng)中基波疊加，造成波形的畸變，畸變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值。非線性負(fù)載產(chǎn)生陡峭的脈沖型電流，而不是平滑的正弦波電流，這種脈沖中的諧波電流引起電網(wǎng)電壓畸變，形成諧波分量，進(jìn)而導(dǎo)致與電網(wǎng)相聯(lián)的其它負(fù)載產(chǎn)生更多的諧波電流。

    計算機(jī)是此類非線性負(fù)載之一，象絕大多數(shù)辦公室電子設(shè)備一樣，計算機(jī)裝有一個二極管/電容型的供電電源，這類供電電源僅在交流正弦波電壓的峰值處產(chǎn)生電流，因此產(chǎn)生大量的三次諧波電流（150Hz）。其它產(chǎn)生諧波電流的設(shè)備主要有：電動機(jī)變頻調(diào)速器，固態(tài)加熱器，和其他一些產(chǎn)生非正弦波變化電流的設(shè)備。
  
    熒光燈照明系統(tǒng)也是一個重要的諧波源，在普通的電磁整流器燈光電路中，三次諧波的典型值約為基波（50Hz）值的13%-20%。而在電子整流器燈光電路中，諧波分量甚至高達(dá)80%。

    非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流會影響電力系統(tǒng)的多個工作環(huán)節(jié)，包括變壓器，中性線，還有電動機(jī)，發(fā)電機(jī)和電容器等。諧波電流會導(dǎo)致變壓器，電動機(jī)和備用發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度(K參數(shù))嚴(yán)重升高。中性線上的過電流（由諧波和不平衡引起）不僅會使導(dǎo)線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器過熱。無功補(bǔ)償電容器會因電網(wǎng)電壓諧波畸變而產(chǎn)生過熱，諧波將導(dǎo)致嚴(yán)重過流；

    另外，電容器還會與電力系統(tǒng)中的電感性元件形成諧振電路，這將導(dǎo)致電容器兩端的電壓明顯升高，引致嚴(yán)重故障。照明裝置的啟輝電容器對于由高頻電流引起的過熱也是十分敏感的，啟輝電容器的頻繁損壞顯示了電網(wǎng)中存在諧波的影響。諧波還會引起配電線路的傳輸效率下降，損耗增大，并干擾電力載波通訊系統(tǒng)的工作，如電能管理系統(tǒng)（EMS）和時鐘系統(tǒng)。而且，諧波還會使電力測量表計，有功需量表和電度表的計量誤差增大。

    2.4 三相不平衡
    三相不平衡會在中性線上產(chǎn)生過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導(dǎo)線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器過熱, 甚至引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)事故等。

    3.電源污染的治理
    對于現(xiàn)有供電網(wǎng)絡(luò)或待建電網(wǎng)中的電力污染情況，要進(jìn)行仔細(xì)分析，通常解決的方法有兩個：一是局部重組電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分離或隔離產(chǎn)生電力污染的設(shè)備；二是使用電源凈化濾波設(shè)備進(jìn)行治理，通常電壓諧波是由電流諧波產(chǎn)生的，有效地抑制電流諧波就會使電壓畸變達(dá)到要求的范圍。國內(nèi)外很多單位已開始重視電源污染的治理, 投資安裝電源凈化濾波裝置, 取得了提高電源品質(zhì)和節(jié)能的雙重效果。

    電源污染的治理主要有以下幾種方法：
        串聯(lián)電抗器
        有源濾波補(bǔ)償
        無源濾波補(bǔ)償
        增加整流設(shè)備的相數(shù)
        安裝各種突波吸收保護(hù)裝置,如避雷器等

    目前，無源濾波補(bǔ)償是實(shí)際應(yīng)用最多、效果較好、價格較低的解決方案，它包括三種基本形式：串聯(lián)濾波、并聯(lián)濾波和低通濾波（串并混合）。其中串聯(lián)濾波主要適用于三次諧波的治理；低通濾波主要適用于高次諧波的治理；并聯(lián)濾波是一種綜合裝置，它可濾除多次諧波，同時提供系統(tǒng)的無功功率，是應(yīng)用最廣泛的電源凈化濾波裝置。

    近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，有源濾波補(bǔ)償技術(shù)日益成熟，并得到了廣泛應(yīng)用。較傳統(tǒng)的無源濾波補(bǔ)償系統(tǒng)，它具有功能多，適應(yīng)性好及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，隨著價格的不斷下降，應(yīng)用將日益普遍。有源濾波補(bǔ)償系統(tǒng)在很多重要場所應(yīng)用效果非常好。





* 不平衡電流的危害*


     電網(wǎng)中三相間的不平衡電流是普遍存在的，在城市民用電網(wǎng)及農(nóng)用電網(wǎng)中由于大量單相負(fù)荷的存在，三相間的電流不平衡現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。對于三相不平衡電流，除

了盡量合理地分配負(fù)荷之外幾乎沒有什么行之有效的解決辦法。正因?yàn)檎也坏浇鉀Q問題的有效辦法，因此反而不被人們所重視，也很少有人進(jìn)行研究。

    電網(wǎng)中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損，增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至?xí)?/p>

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