關(guān)于召開第六屆山西省煤炭總工程師論壇暨山西省煤炭安全綠色智能開采論壇的通知

      國家標(biāo)準(zhǔn)GB3485—83中第1.14條規(guī)定：“企業(yè)要采取相應(yīng)措施抑制用電設(shè)備諧波分量的產(chǎn)生。”本文對諧波的產(chǎn)生、危害作分析，并提出抑制措施，以提高電能質(zhì)量，改善電器設(shè)備運行環(huán)境。

1、諧波的產(chǎn)生   

 企業(yè)供電設(shè)備中，存在著許多引起高次諧波電流的因素。主要是晶閘管整流裝置、電弧煉鋼爐、電焊機(jī)、變壓器等這些電壓與電流呈非線性關(guān)系的元件。例如，接入電網(wǎng)的晶閘管整流裝置，相當(dāng)于在電力系統(tǒng)內(nèi)裝設(shè)了高次諧波發(fā)生器。諧波的成分及幅值與整流器的接線、控制角α、重疊角γ和負(fù)荷的特性等因素有關(guān)。諧波電流的大小，在變壓器一次電流為梯形波（當(dāng)整流變壓器為Y，yo接線時）的理想情況下，其諧波電流有效值為

I=I₁/n

 式中：I₁—基波電流有效值，A        n —諧波次數(shù)

2、諧波的危害        

諧波源所產(chǎn)生的高次諧波，其影響不止局限于一個企業(yè)或一條線路，而是普遍地使與母線相聯(lián)的所有線路上的發(fā)、供、用電設(shè)備的電壓和電流波形發(fā)生畸變，其危害歸納起來主要有：

（1）使電網(wǎng)的電壓和電流波形發(fā)生畸變，導(dǎo)致電能指標(biāo)變壞；

（2）使電氣設(shè)備如電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、移相電力電容器等的鐵損增加而過熱；

（3）使電器設(shè)備的電介質(zhì)加速老化，絕緣壽命縮短；

（4）諧波電流的存在使感應(yīng)式電氣測量儀表指示不準(zhǔn)確，影響控制、保護(hù)、檢測裝置的工作精度和可靠性；

（5）對電子控制、音頻控制、繼電保護(hù)等系統(tǒng)，造成誤觸發(fā)、誤動作等現(xiàn)象；

（6）對音頻電話及通信產(chǎn)生噪音和干擾，嚴(yán)重影響通話質(zhì)量。尤以16-21次（即800-1050Hz）諧波分量的干擾作用最強。

（7）若移相電容器配置不當(dāng)時，可能在某一高次諧波的作用下引起諧振。

因此，國家規(guī)定企業(yè)向電網(wǎng)注入的各次諧波電流不得超過允許值，對高壓末級6kv或10kv系統(tǒng)而言，其允許值如表1所示。

若企業(yè)采取措施后仍超過表1規(guī)定的允許值，那么也不應(yīng)超過表2中諧波電壓畸變率指標(biāo)，否則還應(yīng)進(jìn)一步采取措施使之降低。

3、抑制方法  

（1）整流變壓器采用Y/Δ或Δ/Y接線  

三相晶閘管整流裝置的整流變壓器，采用Y/Δ或Δ/Y接線 時，可抑制3的倍數(shù)次的高次諧波。其特點是：在三相系統(tǒng)內(nèi)，通過傅氏級數(shù)分解可以看出，所有3的倍數(shù)次的高次諧波分量，其幅值相等，相位一致。

①當(dāng)整流變壓器采用Y/Δ接線 時，如圖1所示，當(dāng)高次諧波電流從晶閘管裝置反竄到變壓器副邊繞組內(nèi)時，其中3的倍數(shù)次的高次諧波電流i_3Σ因相位一致，即在Δ接繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，能量消耗在繞組的電阻中，在繞組端子上就不會出現(xiàn)3的倍數(shù)次的高次諧波電勢，所以自然就抑制了3的倍數(shù)次的高次諧波。

②當(dāng)整流變壓器采用Δ/Y接線 時，如圖2所示，當(dāng)高次諧波電流從晶閘管裝置反竄到變壓器副邊繞組內(nèi)時，其中3的倍數(shù)次的高次諧波電流因無回路可通，所以自然就被抑制而不存在，但將導(dǎo)致鐵心內(nèi)出現(xiàn)3的倍數(shù)次的高次諧波磁通。這些高次諧波磁通（三相相位一致）將使變壓器原邊繞組各相內(nèi)產(chǎn)生3的倍數(shù)次的高次諧波電勢，從而產(chǎn)生3的倍數(shù)次的高次諧波電流，因為它們相位一致，只能在Δ繞組內(nèi)環(huán)流，將能量消耗在繞組電阻中，故原邊繞組端子上不會出現(xiàn)3的倍數(shù)次的高次諧波電勢。

因此，在整流變壓器采用Y/Δ或Δ/Y接線 時，其電源端的高次諧波中都無3的倍數(shù)次諧波，而只有5、7、11、13、17等次諧波。

（2）增加整流器的脈沖次數(shù)，改善電網(wǎng)電壓波形

晶閘管整流裝置的脈波次數(shù)越多，則整流后的電壓或電流脈動曲線越平坦，高次諧波電壓含有率K₀（高次諧波電壓有效值/無負(fù)荷控制時的直流電壓，%）越低，并且晶閘管的控制角α（0≤α≤90⁰）越小，高次諧波電壓含有率越低，因而可通過三相電源組成的各相整流電路的利用，降低高次諧波電壓含有率，提高電能指標(biāo)。

（3）采用濾波電路，改善電網(wǎng)電能指標(biāo)

調(diào)諧濾波器有L-R-C等元件組成串聯(lián)諧振回路，由于它對諧波電流來說，阻抗很小，因此，能吸收諧波，不讓其注入電網(wǎng)。

對于電網(wǎng)中的5、7、11、13等次諧波，有針對性地裝設(shè)調(diào)諧濾波電路，濾波器采用單諧振串聯(lián)L-R-C回路三相Y接，并聯(lián)于整流變壓器側(cè)母線上，L、R、C參數(shù)的選擇根據(jù)想去掉哪一次高次諧波而定，按下式選擇L和C：

              kωL-     =  0    

式中：k— 要濾去的諧波次數(shù)，如5、7、11等

R值的選擇根據(jù)能限制濾波回路的電流值以確保L和C的安全為原則。

加裝濾波電路后，可將高次諧波部分濾除，就能保證總的電壓畸變率極限值不超標(biāo)。