安(ān)科瑞 陳(chén)聰(cōng)

 電能是(shì)當代主要(yào)的能(néng)源形(xíng)式，用(yòng)電問題也日(rì)益(yì)顯現。如今，用(yòng)電負荷日趨復雜化和多樣化(huà)，相(xiāng)應的(dí)，帶來的各(gè)種靜態(tài)電(diàn)磁(cí)幹擾問(wèn)題(tí)成(chéng)為用戶關(guān)注(zhù)的(dí)焦點。計(jì)算機，微處(chǔ)理器(qì)電子和電(diàn)氣(qì)設(shè)備(bèi)被大量使(shǐ)用，這些設備(bèi)對電(diàn)力係中(zhōng)暫態(tài)問(wèn)題的靈(líng)敏程(chéng)度和對(duì)供電可靠(kào)性的(dí)依賴(lài)程度也(yě)變得(dé)越(yuè)來越(yuè)高。因為這(zhè)些(xiē)問(wèn)題(tí)，電能質量(liáng)不(bù)可避免成為了(liǎo)如今的電(diàn)力問題(tí)的(dí)關(guān)鍵(jiàn)。

      電能質量(liáng)是指電(diàn)力係統(tǒng)中電(diàn)能(néng)的質量。理(lǐ)想的(dí)電能應(yīng)該是對(duì)稱(chēng)的正弦波(bō)。一(yī)些(xiē)因(yīn)素會使波形偏離對稱(chēng)正弦，由此(cǐ)便產生(shēng)了電(diàn)能質(zhì)量(liáng)問(wèn)題(tí)。一(yī)方(fāng)麵我(wǒ)們研(yán)究(jiū)存(cún)在哪些(xiē)影響(xiǎng)因(yīn)素會導(dǎo)致電能(néng)質(zhì)量(liáng)問(wèn)題，一(yī)方麵我(wǒ)們研(yán)究這些因素(sù)會導致(zhì)哪(nǎ)些(xiē)方(fāng)麵的問題，我(wǒ)們(mén)要研(yán)究如何(hé)規(guī)避這些因素，從(cóng)而使電能(néng)接近(jìn)正弦波。

      電能質量(liáng)內(nèi)容分(fēn)為兩大(dà)類:“穩態(tài)"和(hé)“暫(zàn)/瞬態(tài)"。國標中涉(shè)及的:諧(xié)波(bō)
，頻(pín)率(shuài)
，電壓不(bù)平衡度(dù)
，電(diàn)壓偏(piān)差屬“穩(wěn)態(tài)";電壓波動(dòng)和閃變
，暫(zàn)時(shí)過(guò)電壓和(hé)瞬態過(guò)電壓
，電壓(yā)驟(zhòu)升
，驟降
，短時(shí)斷電(diàn)屬(shǔ)“瞬態(tài)"。

      本篇文章(zhāng)主要討論諧波(bō)問題及其(qí)治(zhì)理(lǐ)方法(fǎ)。諧(xié)波(bō)是指(zhǐ)對周期性非正弦交流(liú)量進(jìn)行傅裏(lǐ)葉級(jí)數計算(suàn)所得到的大於(yú)基(jī)波頻(pín)率整(zhěng)數(shù)倍的各(gè)次分(fēn)量(liáng)，通常稱為(wéi)高(gāo)次(cì)諧波(bō)，而基(jī)波是(shì)指(zhǐ)其(qí)頻(pín)率與(yǔ)工頻(50Hz)相同的(dí)分(fēn)量(liáng)。

      諧(xié)波具有(yǒu)以(yǐ)下(xià)危(wēi)害(hài)：

1)由(yóu)於諧波(bō)的存(cún)在(zài)，增加了係(xì)統中(zhōng)元件(jiàn)的(dí)附加諧波損耗，降(jiàng)低發電(diàn)
，輸電及用電(diàn)設(shè)備的使用效(xiào)率。大(dà)量的(dí)3次(cì)諧(xié)波流過(guò)中綫時(shí)，會使(shǐ)綫路(lù)過熱(rè)甚(shèn)至發生(shēng)火(huǒ)災。

2)諧波影(yǐng)響(xiǎng)各種電氣設(shè)備，特(tè)別是(shì)電機(jī)類設(shè)備的(dí)正(zhèng)常工作。諧(xié)波對(duì)旋(xuán)轉(zhuǎn)電機和(hé)變壓(yā)器(qì)的(dí)影(yǐng)響，首先主(zhǔ)要是引(yǐn)起(qǐ)附加(jiā)損耗(hào)，諧波(bō)電流流(liú)過電機(jī)和變壓(yā)器時(shí)，將(jiāng)會(huì)增(zēng)加(jiā)鐵心(xīn)損耗(hào)以及(jí)銅(tóng)損(sǔn)，引起(qǐ)過熱(rè)。諧波損耗對變壓器(qì)的影(yǐng)響(xiǎng)通常要大(dà)於對電機的影響，比(bǐ)如電(diàn)弧爐變壓(yā)器由於(yú)熔(róng)煉(liàn)過(guò)程(chéng)中的電流(liú)的劇烈波動(dòng)，造(zào)成(chéng)壽命(mìng)的(dí)明(míng)顯縮短(duǎn)。諧(xié)波(bō)對旋(xuán)轉電(diàn)機和變壓(yā)器(qì)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)其(qí)次(cì)是產生(shēng)機械(xiè)振動(dòng)
，噪聲和諧波(bō)過電(diàn)壓(yā)。當諧波(bō)頻率(shuài)接(jiē)近(jìn)電(diàn)機的(dí)固有振(zhèn)動頻率(shuài)時，會引(yǐn)起電機(jī)的(dí)強烈

振動。這(zhè)些影響可能(néng)縮短(duǎn)電機(jī)壽命，甚(shèn)至損(sǔn)壞電(diàn)機。諧(xié)波電流引起(qǐ)的(dí)附(fù)加(jiā)損耗(hào)通常折(zhē)算(suàn)成(chéng)等值(zhí)的(dí)基頻負(fù)序電(diàn)流來進行(háng)估(gū)算。

3)電力(lì)係統中(zhōng)電容(róng)器(qì)的應(yīng)用可能(néng)會(huì)導致的(dí)諧振，是(shì)一(yī)個(gè)需(xū)要非(fēi)常(cháng)重視的(dí)問題(tí)。當諧(xié)波(bō)頻率與(yǔ)輸(shū)電(diàn)係統(tǒng)固有的特(tè)征(zhēng)頻(pín)率重(zhòng)合時(shí)，可(kě)能(néng)會放大諧波(bō)分(fēn)量(liáng)，產生(shēng)非常大(dà)的(dí)電壓(yā)和電流(liú)。這(zhè)導致設(shè)備(bèi)的附加損(sǔn)耗和發(fā)熱，縮(suō)短電容(róng)器壽(shòu)命，以致(zhì)造成設(shè)備(bèi)故障。大(dà)量調查(chá)表(biǎo)明，電(diàn)容(róng)器和與(yǔ)之(zhī)串(chuàn)聯(lián)的(dí)電抗(kàng)器的燒(shāo)毀(huǐ)在諧(xié)波引起(qǐ)的事故中約(yuē)占75%。

4)諧波(bō)電(diàn)流除了(liǎo)會增加繼(jì)電器(qì)的(dí)發(fā)熱和(hé)損耗之外(wài)，還會(huì)導致動作特性改變，以(yǐ)致(zhì)造成保護裝置的拒動或誤動。比如(rú)以(yǐ)電(diàn)磁型(xíng)電(diàn)壓繼(jì)電(diàn)器為例(lì)，當含諧波的(dí)畸(jī)變電壓作用(yòng)於(yú)繼電(diàn)器時，動作(zuò)值總(zǒng)是比(bǐ)繼(jì)電(diàn)器剛好(hǎo)動(dòng)作的(dí)基波分(fēn)量電(diàn)壓(yā)合理值大，即過(guò)電(diàn)壓繼電(diàn)器有可能出現拒動，而欠電(diàn)壓繼電器(qì)則可能誤功(gōng)。此外，在(zài)動態(tài)情況下，如投(tóu)入空(kōng)教(jiào)變壓器時會產(chǎn)生諸波(bō)含(hán)量(liáng)很高的勵磁(cí)湧(yǒng)流(liú)，造成繼電器(qì)誤(wù)動作(zuò)而使開關跳閘(zhá)。

利(lì)用(yòng)設(shè)置作為諧(xié)波源的非綫性(xìng)負(fù)荷附近(jìn)的(dí)無源濾(lǜ)波器(qì)(PassiveFilter, PF)即(jí)由(yóu)濾(lǜ)波電容器
，電(diàn)抗器和(hé)電阻器(qì)適當組合而(ér)成的(dí)並聯濾波(bō)裝置來(lái)控製諧波電流(liú)。通常(cháng)將產(chǎn)生(shēng)諧(xié)波的負荷看做是(shì)諧(xié)波電流源(yuán)。無(wú)源濾(lǜ)波器(qì)的(dí)作(zuò)用是為諧(xié)波電流(liú)i提(tí)供一個(gè)低(dī)阻(zǔ)抗的通路或諧(xié)振(zhèn)回路(lù)，通(tōng)過分流非綫性(xìng)負荷所產生的諧(xié)波電流來(lái)減少(shǎo)流入電(diàn)網(wǎng)的(dí)諧(xié)波電流isH。根據(jù)結構(gòu)不同，無源(yuán)濾波器可(kě)分(fēn)為帶通(tōng)濾波(bō)器(qì)(包(bāo)括(kuò)單調(tiáo)諧濾(lǜ)波器(qì)
，雙調(tiáo)諧濾波(bō)器(qì)
，三調(tiáo)諧濾(lǜ)波器)
，高(gāo)通濾(lǜ)波器
，C型阻(zǔ)尼濾(lǜ)波(bō)器和橋式(shì)濾(lǜ)波器等。無源濾(lǜ)波器具(jù)有(yǒu)以下特點。優點(diǎn)：無(wú)源(yuán)濾(lǜ)波器(qì)具(jù)有結構簡單
，成本低廉
，運行可靠(kào)性(xìng)較(jiào)高(gāo)
，運(yùn)行(háng)費(fèi)用較低。

缺(quē)點(diǎn)：通(tōng)帶(dài)內的信(xìn)號有損(sǔn)耗(hào)，負(fù)載效(xiào)應比較明顯，使(shǐ)用電感(gǎn)元(yuán)件(jiàn)時(shí)容(róng)易引起電磁(cí)感應(yīng)，當電(diàn)感L較大時濾(lǜ)波器(qì)的體積和(hé)重(zhòng)量都(dū)比(bǐ)較(jiào)大(dà)，在低(dī)頻(pín)域不(bù)適(shì)用。

      為了(liǎo)應對日益復(fù)雜(zá)的(dí)諧波補(bǔ)償問題(tí)，隨(suí)著電力電子技術(shù)的(dí)發展(zhǎn)而(ér)產生(shēng)的(dí)有源濾(lǜ)波器逐(zhú)漸(jiàn)被(bèi)廣泛應(yīng)用。有源電力濾波器（Active Power Filter，簡(jiǎn)稱APF）是一(yī)種用(yòng)於動態治(zhì)理(lǐ)諧波(bō)
，補(bǔ)償(cháng)無功的新(xīn)型(xíng)電(diàn)力電子裝置(zhì)，它能夠對大小和頻率都(dū)變化的(dí)諧波(bō)以(yǐ)及變(biàn)化(huà)的無功進行(háng)補償。有(yǒu)源(yuán)濾波器之所以稱為(wéi)有源，顧名思(sī)義(yì)該(gāi)裝置需要提供電源(yuán)（用(yòng)以(yǐ)補償主電路的諧波(bō)），其應用可克服LC濾(lǜ)波器等傳(chuán)統的(dí)諧(xié)波治(zhì)理和(hé)無(wú)功(gōng)補償(cháng)方(fāng)法(fǎ)的(dí)缺(quē)點（傳統(tǒng)的隻能固(gù)定(dìng)補償），實現了(liǎo)動態跟(gēn)蹤補償(cháng)，而且可以既(jì)補諧(xié)波又(yòu)補(bǔ)無(wú)功(gōng)。

      安(ān)科瑞(ruì)是上海(hǎi)安科(kē)瑞電(diàn)氣股份(fèn)有(yǒu)限(xiàn)公司的簡稱，是(shì)一家(jiā)集研發(fā)
，生(shēng)產
，銷售(shòu)於(yú)一體(tǐ)的高科(kē)技(jì)股份製企業(yè)。公(gōng)司具有(yǒu)豐富的(dí)有源電力濾波(bō)器的生產和應用(yòng)經驗(yàn)，在電能(néng)質量方麵致力於(yú)服務(wù)客戶，為客戶(hù)創(chuàng)造價值。