谐波处理技术

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1、中心机房的谐波处理技术中心机房的谐波处理技术1. 引言引言2. 谐波的危害谐波的危害3. 谐波的特性谐波的特性4. 谐波的表示方式谐波的表示方式5. 谐波的定义与计算谐波的定义与计算6. 不同类型设备的谐波特征不同类型设备的谐波特征7. 机房谐波源机房谐波源整流电路谐波的理论分析整流电路谐波的理论分析8. 中心机房的谐波抑制中心机房的谐波抑制9. 电容谐振的案例分析电容谐振的案例分析10.节能减排数据分析与经验体会节能减排数据分析与经验体会目目 录录1、引、引 言言2.近年来谐波所造成的危害日趋严重，对发、输、供、用电设备都造成了严重影响，导致设备运行近年来谐波所造成的危害日趋严重，对发、输、

2、供、用电设备都造成了严重影响，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。故障、维修工作量增加及增耗电费，甚至引发火灾事故等。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，共同不平衡度）主要由用户负荷的干扰

3、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。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（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），以及找出其谐振的条件是谐波研究和处理的基本途径。是谐波研究和处理的基本途径。1.1.随着电子技术的发展，大功率可控硅随着电子技术的发展，大功率可控硅SCRSCR、门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管GTOGTO、电力场效应晶体管、电力场效应晶体管MOSFETMOSFET、电力晶体管、电力晶体管GTRGTR、IGBTIGBT等技术的发等技术的发展和广泛应用，大量非线性

4、负荷的增加，展和广泛应用，大量非线性负荷的增加，使得电力系统波形严重畸变，这便是谐波。使得电力系统波形严重畸变，这便是谐波。谐波最早发现在谐波最早发现在2020世纪世纪2020年代，年代，5050年代以年代以来，非线性负载引起的谐波问题日益受到来，非线性负载引起的谐波问题日益受到关注。关注。MCTIGBT功率 MOSFET功率 SIT肖特基势垒二极管SITHGTORCTTRIACLTT晶闸管电力二极管双极型单极型混合型复合型（图1-42GTR1.1、谐波的基本定义、谐波的基本定义 所谓的谐波是指供电系统中所含有的频率为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基波的整数倍的电量，一般是

5、指对周期性的非正弦电量进行的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅立叶级数傅立叶级数分解，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。列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。 谐波频率与基波频率的比值（谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1）称为谐波次数。通）称为谐波次数。通俗的将分解后的谐波称为俗的将分解后的谐波称为n次谐波，此处的次谐波，此处的n即是谐波次即是谐波次数。一般指从数。一般指从2次到次到50次范围，如次范围，如5次谐波电压（电流）次谐波电压（电流）的频率是的频率是250赫兹

6、，赫兹，7次谐波电压（电流）的频率是次谐波电压（电流）的频率是350赫赫兹；超过兹；超过13次的谐波称高次谐波。次的谐波称高次谐波。5 52、谐波干扰的危害谐波干扰的危害对发电设备的危害对发电设备的危害 ：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，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。发电机中产生振动和发出异常的噪音。发电机中THDI必须小于等于必须小于等于20%，否则发电机，否则发电机的功率也必须进行折算；的功率也必

7、须进行折算； 对输电设备的危害对输电设备的危害 ：损耗增加损耗增加 （趋肤效应）、引发谐振（线路电感、对地（趋肤效应）、引发谐振（线路电感、对地电容）、中线电流增大电容）、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）；、影响线路的稳定运行（继电保护的误动或拒动）；对供电设备的危害对供电设备的危害 ：损害电容损害电容 、变压器、变压器降容降容（铜损、涡流损耗与导体外部（铜损、涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗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、降低可靠性、影响电力测量的准确性 ；对用电设备的危害对用电设备的危害 ：视在功率视在功率增大增大、干扰敏感性

8、的电子设备；干扰敏感性的电子设备；对人体的危害：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；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：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；谐波的存在可增大视在功率、降低功率因数，大量浪费电能；6 66 62.1、谐波危害列表、谐波

9、危害列表受影响设备影响的内容电动机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；引起振动等变压器引起绕组、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。空调设备控制失常，制冷、加湿失效，控制精度降低等。电容器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。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。消弧线圈延迟或阻碍消弧作用。断路器降低遮断能力，延缓甚至阻碍熄弧，有时损坏断路器。避雷器涌流延长其放电时间，可能导致损坏。换流装置使燃弧间隔不匀，个别不能运行。电压互感器可能引发参数谐振而损坏

10、。电力系统损耗增大，降低安全。遥控传输等引起数据丢失、误显示、误动、误传、元件损坏等。电能表增加误差，增大供电线损率。自动装置、集成线路板导致误判断、误动、误控制等。继电保护引起误启动、误跳闸、拒动、损坏，引起事故或扩大停电事故。通信系统主要引起电话杂音，有时出现过电压。其他表计增加误差，造成基波值大于实际的错觉。3、电力系统谐波的特性、电力系统谐波的特性1、对称性：、对称性： 奇对称性：奇对称性：f（-t）=-f（t），展开为傅立叶级数式没有余弦项；），展开为傅立叶级数式没有余弦项； 偶对称性：偶对称性： f（-t）=f（t），展开为傅立叶级数式没有正弦项而只），展开为傅立叶级数式没有正弦项

11、而只有余弦项；有余弦项； 半对称性：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），没有直流分量且偶次谐波被抵消，故忽略偶次谐波。忽略偶次谐波。2、相序性：、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；序的，或完全零序的；3、独立性：、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质使得我们可以将各次谐波分别处理；即：对各次谐波