摘要：隨著(zhù)電子設備大量的使用，非線(xiàn)性負荷越來(lái)越多，企業(yè)電力網(wǎng)的諧波污染問(wèn)題也越來(lái)越不容忽視，由于諧波的不良作用惡化電能質(zhì)量，增加附加損耗，降低電網(wǎng)可靠性，影響企業(yè)供用電設備的正常工作，甚至損害設備，造成電氣故障。討論了諧波的產(chǎn)生，接著(zhù)分析了諧波的危害，*后研究了諧波抑制和檢測。

關(guān)鍵詞：諧波；檢測；危害；治理

1引言

隨著(zhù)制藥企業(yè)的發(fā)展各種電力電子裝置在企業(yè)大量應用，其中整流裝置所占的比例*大，逆變器、直流斬波器等所需的直流電源主要來(lái)自整流電路，常用的晶閘管相控整流電路或二極管整流電路都是嚴重的諧波源，電氣設備的單臺容量雖然很小，但數量卻極為龐大，其內部大都含有開(kāi)關(guān)電源，各類(lèi)開(kāi)關(guān)電源、變頻器的用量越來(lái)越多，加上熒光燈產(chǎn)生的諧波，使電源的諧波污染日益突出，諧波電壓和諧波電流引起電源波形的嚴重畸變，影響到對電力用戶(hù)的供電質(zhì)量。電力系統中的諧波問(wèn)題也日趨嚴重。電網(wǎng)諧波使得電壓、電流的波形發(fā)生了畸變，使公司電力系統、用電設備出現許多異?，F象和故障，產(chǎn)生了嚴重的危害和影響。對其進(jìn)行有效的抑制已成為企業(yè)電力系統安全運行工作的重要內容之一。

2諧波產(chǎn)生的原因

理想的干凈供電系統向用戶(hù)提供的是一個(gè)恒定工頻的正弦波形電壓，在只含線(xiàn)性元件(電阻、電感及電容)的簡(jiǎn)單電路里，流過(guò)的電流與施加的電壓成正比，流過(guò)的電流是正弦波。在實(shí)際的供電系統中，由于具有非線(xiàn)性阻抗特性的用電設備(即非線(xiàn)性負荷)的存在，當流過(guò)的電流與施加的電壓不呈線(xiàn)性關(guān)系時(shí)，就形成非正弦電流。任何周期性波形均可分解為一個(gè)基頻正弦波加上基頻整數倍的一系列分量，該分量統稱(chēng)為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1)稱(chēng)為諧波次數。例如：基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。應該注意，電力系統所指的諧波是穩態(tài)的工頻整數倍數的波形，電網(wǎng)暫態(tài)變化諸如涌流、各種干擾或故障引起的過(guò)壓、欠壓均不屬諧波范疇。

3諧波對企業(yè)電力系統設備的影響

電網(wǎng)諧波對系統和設備的影響主要表現在幾方面。

（1）對變壓器和電動(dòng)機，諧波電壓使鐵芯渦流損耗增加，諧波電流使銅損增加，溫度上升，絕緣加速老化，降低了效率和利用率，縮短使用壽命。

（2）在諧波電壓作用下，電容器會(huì )產(chǎn)生額外的功率損耗，加快絕緣介質(zhì)的老化。更為嚴重的是，大量諧波電流很可能引發(fā)電容器和系統其他元件之間的并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，造成對某次諧波電流的放大和諧波電壓的增高。這種危險的諧波過(guò)電壓和過(guò)電流，不僅會(huì )使電容器超載而損壞，也會(huì )使與電容器聯(lián)接的配電回路中所有線(xiàn)路、設備因電壓閃變超壓過(guò)負荷而損壞。據統計，70％以上的諧波故障發(fā)生在電容器裝置上。

（3）對電力電纜和配電線(xiàn)路，諧波電流頻率增高引起明顯的集膚效應，導線(xiàn)電阻增大，線(xiàn)損加大，發(fā)熱增加，絕緣過(guò)早老化，容易發(fā)生接地短路故障，形成潛在的火災隱患。同時(shí)，3次諧波使三相平衡負荷的N線(xiàn)電流顯著(zhù)增加。

（4）配電回路的諧波電流含量高會(huì )使斷路器遮斷能力降低。這是因為畸變電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，電弧電流隨時(shí)間的變化率要比工頻正弦電流大，電弧電壓的恢復要迅速得多，使電弧容易重燃。事實(shí)表明，空氣電磁斷路器不能遮斷其分斷能力范圍內波形畸變率超過(guò)50％的故障電流，還會(huì )導致斷路器損壞。

（5）諧波對電力系統的繼電保護、計量?jì)x表信號產(chǎn)生干擾和損害。

4　某司供電系統分析

某司用電系統中分6kVⅠ段、6kVⅡ段，在每段母線(xiàn)下主要負載為異步電機和動(dòng)力變壓器，也有同步電機，據了解同步電機與異步電機不同時(shí)使用，同步電機主要是備用（異步電機不用時(shí)），電機的參數、數量及所帶負載見(jiàn)系統圖所示：

5某司諧波實(shí)際測試

測試工具為FULKE43B型電能質(zhì)量分析儀。

測試對象為6KVI母線(xiàn)側?，F場(chǎng)實(shí)測技術(shù)數據如下：

測試對象為6KVII母線(xiàn)側?，F場(chǎng)實(shí)測技術(shù)數據如下：

表1、表2中的數據表明，諧波電流超過(guò)國家標準3倍以上。

6某司的治理方案

補償用并聯(lián)電容器對諧波電壓*為敏感，諧波電壓加速電容器老化，縮短使用壽命。諧波電流將使電容器過(guò)負荷、出現不允許的溫升，特別嚴重的是當電容器組與系統產(chǎn)生并聯(lián)諧振時(shí)電流急速增加，開(kāi)關(guān)跳閘、熔斷器熔斷、電容器無(wú)法運行。為避免并聯(lián)諧振的發(fā)生，電容器串聯(lián)電抗器。它的電抗率按背景諧波次數選取。電網(wǎng)的背景諧波為5次及以上時(shí)，宜選取4.5%~6%；電網(wǎng)的背景諧波為3次及以上時(shí)，宜選取12%

6.1　電抗率K值的確定

（1）系統中諧波很少，只是限制合閘涌流時(shí)則選

K=0.5~1%即可滿(mǎn)足要求。它對5次諧波電流放大嚴重，對3次諧波放大輕微。

（2）系統中諧波不可忽視時(shí)，應查明供電系統的背景諧波含量，合理確定K值。電抗率的配置應使電容器接入處諧波阻抗呈感性。電網(wǎng)背景諧波為5次及以上時(shí)，應配置K=4.5~6%。通常5次諧波*大，7次諧波次之，3次較小。國內外通常采用K=4.5~6%。配置K=6%的電抗器抑制5次諧波效果好，但明顯的放大3次諧波及諧振點(diǎn)為204Hz，與5次諧波的頻率250Hz，裕量大。配置4.5%的電抗器對3次諧波輕微放大，因此，在抑制5次及以上諧波，同時(shí)又要兼顧減小對3次諧波的放大是適宜的。它的諧振點(diǎn)235Hz與5次諧波間距較小。電網(wǎng)背景諧波為3次及以上時(shí)應串聯(lián)K=12%的電抗器。在電抗器電容器串聯(lián)回路中，電抗器的感抗XLN與諧波次數成正比；電容器容抗XCN與諧波次數成反比。為了抑制5次及以上諧波。則要使5次及以上諧波器串聯(lián)回路的諧振次數小于5次。這樣，對于5次及以上諧波，電抗器電容器串聯(lián)回路呈感性，消除了并聯(lián)諧振的產(chǎn)生條件；對于基波，電抗器電容器串聯(lián)回路呈容性，保持無(wú)功補償作用。

6.2　電抗器的安裝位置

串聯(lián)電抗器無(wú)論裝在電源側或中性點(diǎn)側，從限制合閘涌流和抑制諧波來(lái)說(shuō)都是一樣的。電抗器裝在電源側時(shí)運行條件苛刻，因它承受短路電流的沖擊，對地電壓也高（相對于中性點(diǎn)），因而對動(dòng)、熱穩定要就高，鐵心電抗器有鐵心飽和之慮。電抗器裝在中性點(diǎn)側時(shí)，對電抗器要求相對低，一般不受短路電流的沖擊，動(dòng)、熱穩定沒(méi)有特殊要求，承受的對地電壓低?？梢?jiàn)它比安裝在電源側缺少了電抗器的抗短路電流沖擊的能力。

7　效益分析

（1）　改善電能質(zhì)量。某司電網(wǎng)凈化裝置能電能的質(zhì)量，能濾除電網(wǎng)諧波，補償無(wú)功，防止電網(wǎng)串并聯(lián)諧振，防止電壓波動(dòng)和閃變，提高設備運行的可靠性，減少事故率，減少電氣設備維修費用和維修時(shí)間。

（2）降低電能損耗。由于補償了諧波電流和無(wú)功電流，使變壓器和輸電線(xiàn)路的電流減少，變壓器和輸電線(xiàn)路的損耗減少，節約了能耗。

（3）　提高了供電能力。進(jìn)行諧波補償后，功率因數由0.8提高到0.94，諧波電流大大下降，幾乎為零，提高了變壓器供電能力。等多種氧化物質(zhì)。廢水在反應器內發(fā)生直接電化學(xué)過(guò)程和間接電化學(xué)過(guò)程，實(shí)現有機污染物的氧化分解。電催化反應器的底部曝入少量臭氧，可有效提高反應效率。

臭氧催化氧化反應塔內裝填γ-Al2O3粒子，粒子作為載體，其表面附載有Mn、Cu、V等多種過(guò)渡金屬氧化物催化劑，臭氧從反應器底部和廢水一同進(jìn)入反應塔，構成多相催化氧化反應系統。系統中催化劑是不流失的，臭氧在催化劑作用下可轉化為•OH，通過(guò)•OH的氧化和O3的直接氧化高效分解有機物。

該工藝組合氧化能力強，協(xié)同作用效果好，為制藥廢水的預處理提供了有效手段。臭氧是通過(guò)高壓放電產(chǎn)生的，因此，二段工藝設備僅消耗電能，處理過(guò)程無(wú)需外加化學(xué)藥劑，無(wú)二次污染。設備可控性好，操作簡(jiǎn)單，特別適用于間隙排放、高鹽度、低pH、難降解、高濃度制藥廢水的預處理，是一項環(huán)境友好技術(shù)。

8安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型

8.1產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）DSP+FPGA控制方式，響應時(shí)間短，全數字控制算法，運行穩定；

（2）一機多能，既可補諧波，又可兼補無(wú)功，可對2～51次諧波進(jìn)行全補償或特定次諧波進(jìn)行補償；

（3）具有完善的橋臂過(guò)流保護、直流過(guò)壓保護、裝置過(guò)溫保護功能；

（4）模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；

（5）采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現參數設置和控制，使用方便，易于操作和維護；

（6）輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統的影響；

（7）多機并聯(lián)，達到較高的電流輸出等級；

（8）擁有自主技術(shù)。

8.2型號說(shuō)明

8.3尺寸說(shuō)明

8.4產(chǎn)品實(shí)物展示

ANAPF有源濾波器

9安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型

9.1產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線(xiàn)損、提高功率因數和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，線(xiàn)路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成?？商娲Ｒ幱扇劢z、復合開(kāi)關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線(xiàn)連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長(cháng)，可靠性高的特點(diǎn)，適應現代電網(wǎng)對無(wú)功補償的更高要求。

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線(xiàn)電壓、三相母線(xiàn)電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內部晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，自動(dòng)尋找*佳投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現過(guò)零投切，具有過(guò)壓保護、缺相保護、過(guò)諧保護、過(guò)溫保護等保護功能。

9.2型號說(shuō)明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

9.3產(chǎn)品實(shí)物展示

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無(wú)功補償裝置智能電容方案

參考文獻：

[1]翁朝晨.諧波在制藥企業(yè)電網(wǎng)中檢測與治理[J].醫藥工程設計,2011,32(02):58-60.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版

作者簡(jiǎn)介

何花，女,現任職于安科瑞電氣股份有限公司。