谐波治理原则

谐波治理原则（精选6篇）

篇1：谐波治理原则

供电系统谐波治理技术讲座

无源电力滤波器的设计与调试

华北电力大学电气工程学院

一、无源LC滤波器根本原理和结构

LC滤波器仍是应用最多、最广的滤波器。

1、常用的两种滤波器：调谐滤波器和高通滤波器。

2、滤波器设计要求

1〕使注入系统的谐波减小到国标允许的水平；

2〕进行基波无功补偿，供应负荷所需的无功功率。

3、单调谐滤波器

由图主电路可求：

调谐频率：

调谐次数：

在谐振点：∣z∣＝R

特征阻抗：

品质因数：

q为设计滤波器的重要参数，典型值q=30～60。

4、高通滤波器

用于吸收某一次数及其以上的各次谐波。如下图。

复数阻抗：

截止频率：

结构参数：，一般取m=0.5~2；

q=0.7

~

1.4

依据以上三式可设计高通滤波器的参数。

二、滤波器设计内容和计算公式

1、滤波器参数选择原那么

原那么：最小投资；母线

THDU

和进入系统的谐波电流最小；满足无功补偿的要求；保证平安、可靠运行。

参数设计、选择前必须掌握的资料：

1〕系统主接线和系统设备〔变压器、电缆等〕资料；

2〕系统和负荷的性质、大小、阻抗特性等；

3〕谐波源特性〔谐波次数、含量、波动性能等〕；

4〕无功补偿要求；要到达的滤波指标；

5〕滤波器主设备参数误差、过载能力、温度等要求。

以上资料是滤波器参数选择、设计必要条件。

案例设计问题：没有系统最终规模的谐波资料……

2、滤波器结构及接线方式选择

由一组或数组单调谐滤波器组成，有时再加一组高通滤波器。工程接线可灵活多样，但推荐采用电抗器接电容低压侧的星形接线，主要优点是：

1〕任一电容击穿短路电流小；

2〕设备承受的仅为相电压；

3〕便于分相调谐。

高通滤波器多采用二阶减幅型结构〔基波损耗小，频率特性好，结构简单〕。经济原因高通滤波器多用于高压。

1、滤波器参数选择原那么

原那么：最小投资；母线

THDU

和进入系统的谐波电流最小；满足无功补偿的要求；保证平安、可靠运行。

参数设计、选择前必须掌握的资料：

1〕系统主接线和系统设备〔变压器、电缆等〕资料；

2〕系统和负荷的性质、大小、阻抗特性等；

3〕谐波源特性〔谐波次数、含量、波动性能等〕；

4〕无功补偿要求；要到达的滤波指标；

5〕滤波器主设备参数误差、过载能力、温度等要求

以上资料是滤波器参数选择、设计必要条件。

本案例1段母线滤波器接线〔图纸拷贝〕……。

3、滤波器设计参数的分析处理

参数设计必须应依据实测值或绝对可靠的谐波计算值，但根据具体情况可作一些近似处理：

1〕母线短路容量较小或换算得到的系统电抗〔包括变压器〕XS较大时，可忽略系统等值电阻RS；

2〕系统原有谐波水平应通过实测得到，在滤波器参数设计时，新老谐波电流源应一起考虑；

3〕L、C制造、测量存在误差，以及f、T变化可能造成滤波器失谐，误差分析是参数设计必须考虑的问题；

4〕参数设计涉及技术指标、平安指标和经济指标，往往需经多个方案比拟后才能确定。

4、滤波器方案与参数的分析计算

1〕确定滤波器方案

确定用几组单调谐滤波器，选高通滤波器截止频率，以及用什么方式满足无功补偿的要求。

例如：三相全波整流型谐波源，可设5、7、11次单调谐滤波器，高通滤波器截止频率选12次。无功补偿要求沉着量需求平衡角度，通过计算综合确定。

2〕滤波器根本参数的分析

电容器根本参数：额定电压UCN、额定容量QCN、基波容抗XC，而XC=3

U2CN/

QCN〔这里QCN

是三相值〕。

为保证电容器平安运行，电压应限制在一定范围内。

3〕滤波器参数的初步计算〔按正常条件〕

设h次谐波电压含有率为HRUh，通过推导可得到：

其中，q

为滤波器的最正确品质因数。以上是从保证电容器电压要求初步选择的参数。但为保证电容器的平安运行还应满足过电流和容量平衡的要求，公式如下：

4〕滤波器参数的初步计算

串联电抗器参数

以上为单调谐滤波器参数的初步选择。

5〕滤波器参数的最后确定

滤波器最终参数需通过大量、屡次频率特性仿真计算结果确定；并根据要求指标进行校验。

为保证平安运行，还要选断路器、避雷器、保护等。

自动调谐滤波器〔改变电感

L〕能提高滤波效果。但由于技术经济的原因，目前应用不普遍。

5、滤波器参数指标的校验

1〕电压平衡

：校验支路滤波电容器的额定电压

2〕电流平衡：校验滤波电容器的过电流水平，IEC为1.45倍。

3〕容量平衡：QCN=

QC1〔基波容量〕+ΣQ

h

(谐波容量)；

对滤波支路仅考虑I1

和Ih

通过时，近似有：

6、其它分析、计算工作

1〕滤波支路等值频偏〔总失谐度〕的计算

2〕滤波支路品质因数q值的计算

其中，δs为滤波器接点看进去的系统等值阻抗角。

3〕滤波器性能和二次保护等分析计算

滤波器设计的技术性很强，需有专门的程序。除参数计算外，要能对滤波器的谐波阻抗、综合阻抗、谐波放大、局部谐振〔串、并联〕等滤波性能进行分析。

三、案例滤波器设计方法介绍

1、案例简介

2、谐波数据合成中频炉属交－直－交供电，换流脉动数为6，特征谐波值为6K±1次谐波。非对称触发等原因，存在非特征谐波。

福建中试测试：线2、线4和中频炉馈线；各谐波电压畸变率全部超标，5、11、13及以上谐波电流超标。

非在电网最小方式、钢厂非满负荷下的测试，测试结果偏小；及今后8台炉投运超标肯定更大。

设计问题：没有单台电炉谐波测试数据，没有新供电方案下负荷同时运行测试数据，需根据经验及现有供电方案谐波测试数据进行分析获取设计数据。

按电炉变80％负荷率合成各母线谐波电流……。

3、基波无功容量计算

按母线电炉全部运行功率因数大于0.9，单炉运行功率因数应小于1，治理前平均功率因数取0.85条件，通过程序计算各段母线的三相基波补偿容量：

10KV

I段：Q=3.8MVAR

10KV

II段：Q=2.65MVAR

605频炉线：

Q=1.9MVAR4、考核标准计算和滤波器配置选择

根据各母线的短路容量，计算各段母线电炉运行过程中的谐波考核标准；以及比照合成的谐波电流水平，选择、配置各段母线的滤波器。

总电压畸变率国标规定的限值

各级电网谐波电压限值〔%〕

电压〔KV〕

THD

奇次

偶次

0.38

5..4.0

2.0

6.10.4

3.2

1.6

35.66

2.4

1.2

1.6

0.0

允许注入电网的各次谐波电流国标规定限值〔局部〕

短路容量不同时的换算公式：

根据短路容量换算案例的各母线谐波电流允许值。

标称电压〔KV〕

基准短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

0.260

020.0

013.0

020.0

008.5

015.0

006.4

006.8

005.1

009.3

〔I〕010.0

116.0

025.0

016.5

012.5

016.9

008.2

013.3

006.1

006.5

004.9

008.7

(II)010.0

116.0

019.1

010.1

009.5

010.8

006.2

009.0

004.7

005.0

003.7

006.5

(605)010.0

080.0

011.1

005.1

005.6

005.6

003.6

004.9

002.7

002.9

002.2

003.7

标称电压〔KV〕

基准短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

004.3

007.9

003.7

004.1

003.2

006.0

002.8

005.4

002.6

002.9

〔I〕010.0

116.0

004.1

007.5

003.6

003.9

003.1

005.8

002.7

005.2

002.5

002.8

(II)010.0

116.0

003.2

005.7

002.7

003.0

002.3

004.4

002.1

004.0

001.9

002.1

(605)010.0

080.0

001.8

003.3

001.6

001.8

001.4

002.6

001.2

002.3

001.1

001.2

标称电压〔KV〕

基准短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

002.3

.004.5

.004.5

002.1

004.1

〔I〕010.0

116.0

002.2

004.3

004.3

002.0

003.9

(II)010.0

116.0

001.7

003.3

003.3

001.5

003.0

(605)010.0

080.0

001.0

001.9

001.9

000.9

001.8

与合成的案例谐波比拟：各母线谐波电流均超标，由于装置的非同时触发，存在非特征谐波超标的现象。因此只能对主要的频谱进行设置滤波器；由于电炉运行方式大幅度变化，特别是10KV

I段负荷变化较大，受基波无功补偿容量限制，参数设计存在难度及影响其滤波效果。

综合考虑：各母线配置5、7、11、13次滤波器。

5、滤波器参数设计〔以10KV

I段为例〕

由于中频炉谐波为连续频谱谐波，以及基波补偿电容器的限制，滤波器参数设计很难满足要求，经几十次分析、比拟，确定的案例最终单相参数如下：

H5

H7

H11

H13

合计

电容器〔μF〕

27.51592

20.77733

22.98421

三相电容器安装容量〔kvar〕

1830

1350

1860

1269

6309

三相基波输出容量〔kvar〕

900

666

1108

726

3400

电抗器〔毫亨〕

14.74522

9.96178

2.39522

2.61115

考虑的问题：滤波效果，电压、电流、容量是否能够平衡，是否存在谐波放大，无功是否过补等，通过对参数进行屡次仿真，调整、比拟和评估设计效果，……。

1段母线补偿电容器和滤波器同时运行仿真例如：

仅滤波器投入运行的仿真例如。……。

四、设备定货、施工和现场调试

1、拟合标准指标与产品定货

按设计参数选配、拟合标准规格电容器，考虑电抗器调节范围，提出温升、耐压、损耗等指标。

电容器要求+误差，电抗器±5%可调，电容器质量…。

注意滤波电容器，干式、油侵电容器等问题……。

2、工程施工需要注意的问题

LC滤波器属工程，结合用户现场条件、情况，设计单位应提供完善的工程资料，安装、施工要求；由于滤波器现场安装，要求工程单位按设计施工、保证质量；做详细安装检查，保证连接正确，防止相序、设备接线错误

案例施工中的问题：连接、保护……

3、现场调试主要要求和方法

1〕要求：保证系统可靠运行，防止系统与滤波器谐振造成的谐波放大；投切过电压限制在有效范围内；保证滤波本身平安运行，不会导致电容、电感、电阻等不发生稳态过负荷，以及投、切时的过电压、过电流不损坏本体设备。

其中，多数与设计有关……。

2〕步骤：测量各种工况谐波；计算系统和滤波器频率特性，研究是否可能出现谐波放大，决定滤波器是正调偏还是负调偏；计算调整后的过电压、过电流；分析、考虑配置的保护，避雷器对投切、断路器重燃过电压有重要作用；编写滤波器投入方案，测量考核滤波效果。

案例调试中发生的问题：……。

3〕方法：

幅频特性法：谐振时Z=R，滤波器电流最大；电阻上的电压最大，滤波器总电压最小；因此，通过观测两个电压与预估的电压比拟，可确定调谐回路的谐振。

缺点：误差大，有计算误差、试验误差和观测误差。

相频特性法：把电阻电压和滤波器总电压分别送示波器两个通道进行相角比拟，可确定滤波器是否谐振。可采用同轴或不同轴两种方法。同轴法看到的是点重合或相反，因此误差大；不同轴法通过椭圆变成直线确定谐振，因此观察比拟容易，准确，工作量小。

放电振荡法：过程如图

放电时测量R上电压，记录波形；

测量周波时间，可计算谐振频率。

缺点：每测一次都需充、放

电一次，过程复杂，也不够准确。

因此，三种方法中，相频特性法比拟实用，而且可用频率计实际测量谐振频率；改变信号发生器频率，还可以测量滤波器的阻抗频率特性。

实际工程一般采用-5%〔负偏〕调谐滤波器。

4、案例工程运行测试结果〔1段母线〕

投运前：

电压〔V〕

电流〔A〕

功率因数

电压总畸变率%

电流总畸变率%

9800

540

0.88

10.1

5.1

投运后：

电压〔V〕

电流〔A〕

功率因数

电压总畸变率%

电流总畸变率%

10200

560

0.99

1.5

4.2

投运后各次谐波电流的95%最大值

五、关于电弧炉谐波治理的简介

1、电弧炉负荷特点和治理要求

1〕三相负荷电流严重不对称，严重时负序可达正序的50%～60%，熔化期也占20%。需解决不平衡问题；

2〕含有2、3、4、5、7等次谐波，产生的谐波电流频谱广，含有偶次谐波，谐波治理要求高；

3〕电弧炉随机运行在开路--短路--过载状态，很大的功率冲击，引起PCC母线电压变动，存在电压闪变问题。

4〕电炉变压器和短网消耗大量无功，因此运行功率因数非常低，增大电网损耗、降低电压水平。

小容量电弧炉可用

LC

无源滤波器，但对设计的要求比拟高，一般采用C型电力滤波器。

2、常用SVC形式和TCR补偿原理

常用的SVC有晶闸管控制电抗器〔TCR〕、自饱和电抗器〔SR〕和晶闸管投切电容器〔TSC〕三种。

TCR原理、结构，以及相关工程、技术问题如下：

3、TCR补偿与LC滤波的原理区别

1〕电弧炉负荷三相不平衡、无功冲击是根本原因，要求进行动态、分相补偿，TCR是解决问题的必须手段。同时解决电弧炉负荷产生、存在的问题。

TCR为动态补偿装置，响应时间在20ms内。

2〕LC滤波器以治理谐波为主，兼顾补偿系统无功。目前一般应用场合，不具备动态补偿功能。

电力机车谐波治理可采用投切方式〔非动态〕。

3〕采用那种类型的装置，涉及到负荷性质、滤波〔

或补偿〕效果、可行性和工程投资等。

解决问题是类型选择的原那么。TCR设计方法略。

篇2：谐波治理原则

1、谐波治理原则。

通过分析，对通信、信号设备造成干扰的谐波主要来自牵引负荷，而铁路10kv电力供电设计多采用27.5/10kv供电方式，选择谐波干扰小的电源作为主供电源会降低安全风险。但当地方电力系统检修时，或地方电源因居民用电导致谐波上升时，仍会干扰信号、通信供电电源的质量，所以改变设计方法，并不能解决此问题。从供电的电源集中整治，然后供给相应的负荷，也不经济，固需要解决的容量太大，且即便是集中解决，从供电的角度讲，电源也并非单独供给通信、信号，目前的生产、生活设备大量采用了变频设备，如地热井水泵恒转矩变频供电装置，变频空调，电磁炉，炊事机械等等，也会产生大量的谐波，进而干扰通信、信号电源的质量，所以，大的方案就是通信信号根据设备的重要程度和对谐波要求的高低，来选择小容量的谐波治理设备，才能达到既经济又安全的效果。各车站的通信、信号设备，其总功率一般不超过40kvA，治理相对容易。

2、谐波治理方法。

采用交—直—交系统进行隔离，此方法在国外早有使用，我也曾在朔黄线三汲、段庄两个分区所进行试验。采用进口交—直—交，通过改变蓄电池的容量，还可满足因利用下雨导致10kv电源线供电中断而引起的行车干扰。如2013年8月4日，朔黄线肃北至太师庄间大面积树木倒伏，导致贯通、自闭全部中断，影响行车近2小时，如果采用交—直—交逆变电源，在电池容量允许的情况下，就不会影响通信、信号的供电，不仅解决了谐波问题，还解决了供电中断对行车的影响，是一个一举双得的好事。

3、谐波治理措施。

3.1采用无源滤波器滤波。日常采用的滤波治理方法，其中一种方法就是采用无源滤波装置，即所谓LC滤波器，主要由滤波电容器、电抗器和电阻器组成。其与谐波源关联，除了起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。这种滤波器最早出现，具有结构简单，投资少的特点，运行可靠性高，所以运行费用较低，应用较为广泛。但也存在一些问题，如当系统结构或参数发生变化或滤波器本身参数变化时，滤波器可能产生谐波放大，而且这种滤波器对电压波动负序等不能综合治理。如电气化铁路在使用直流车作为牵引动力源时，其特征谐波主要为3、5、7次谐波。而采用交流机车后，谐波含量以17、19、21次为主，导致许多设备发生故障，如果交流车上线后，原SS4G型车的高通滤波器经常损坏，原先的通信、信号对谐波感觉不明显，而交流车上线后，通信、信号设备感觉明显，这与特征滤波的变化有关，所以通信、信号设备电源加装特征谐波滤波器也能收到良好的效果。

3.2 采用有源滤波器滤波。

随着大功率电力电子器件技术的突破与发展，ABB公司推出了采用脉冲宽度调制（PWM）技术构成的有源谐波滤波器。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行很好的补偿，且补偿特性不会改变，阻抗特性不会受到影响，因而受到了广泛的重视，并且已获得应用。

3.3 采用交—直—交逆变电源。

4、结束语。

篇3：谐波治理原则

谐波是现代电子的副产品, 当大量个人计算机 (单相负荷) 、UPS、变频设备或能够将交流转换成直流的电子设备使用时, 就产生了大量谐波。随着现代科学技术的不断发展, 和国家节能减排工作的深入推进, 火力发电厂的厂用电设备越来越多的用到变频装置, 且单机容量较大, 这类非线性负载会产生大量谐波电流, 并进入厂用电系统, 对系统内各种用电设备包括变压器、电动机、电缆等均会造成不同程度的危害, 因此消除或抑制谐波危害就显得十分必要。

1 谐波的定义、产生的机理及危害

1.1 谐波的定义

谐波是具有50Hz整数倍频率的周波的组成部分, 其频率是基波频率的倍数。特性谐波由电路中整流器的数量决定, 有以下公式:

其中:n整数 (1、2、3、4) ;p整流器或脉冲数量。

1.2 谐波产生的机理

“线性”和“非线性”定义了电流与电压波形之间的关系。线性负荷具有连续的电流, 电压、电流之间具有线性关系。非线性负荷具有非连续的电流, 因此与电压波形是不对应的。

非线性负荷产生谐波 (在电流曲线上产生突然短脉冲) , 而不是平滑的正弦曲线 (见图1) 。

更进一步的说, 正是应用了前端整流器设计, 才导致所有的变频设备产生谐波。图2示例了一个典型的6脉冲整流器。

变频设备产生的谐波, 其程度和幅值是由其本身设计以及非线性负荷与所联配电系统阻抗的关系决定的。设备之前的电源线路阻抗决定了反馈到配电系统的谐波电流、电压的幅值和振幅。图3说明了这种关系。

此外, 通过配电阻抗反馈的畸变电流引起了电压降或谐波电压畸变, 其关系与配电系统的故障电流、阻抗是成比例的。

1.3 谐波的危害

电压过高或谐波畸变能够导致配电系统及其供电的设备出现各种问题, 诸如电容器寿命减少、断路器误跳闸、变压器损耗增加等。

2 谐波的治理措施

按照谐波产生及危害的领域, 可分为主母线侧谐波和终端用户侧谐波。

主母线侧谐波的主要影响范围是电力变压器、配电主设备等。终端用户侧谐波的主要影响范围是计算机、节能灯、控制及精密测量容量小。针对火电发电厂, 本文主要介绍主母线侧谐波的治理措施。

在火电发电厂中, 当变压器带有较多变频装置时, 比如空冷变压器带有风机变频, 变压器主母线侧就存在谐波, 谐波次数在2~40, 谐波频率在100Hz~2kHz。此时谐波能量大, 对设备有明显物理损伤, 谐波源较为单一, 衰减较快时不干扰控制设备。为了消除主母线侧谐波, 采用有源电力滤波器 (APF) 是目前相当有效的方法。

将APF以并联的方式接入电网, 实时监测电网中由非线性负荷产生的电流波形, 滤除其中的基波部分, 并将剩余的部分反相, 再通过IGBT变换器将反相电流注入到电网中, 实现抑制谐波、动态补偿无功的功能。

某型APF产品的工作原理如图4所示。

关于APF的详细内容可参见文献1, 本文不再赘述。

为了更好地消除、抑制谐波, 那么合理地选择APF就变得很重要, 而谐波电流则是进行合理选择的必要条件。

3 谐波电流的计算

由于谐波电流计算涉及到诸多因素, 尤其是在实际发生的现场更为复杂, 很多设备即使谐波源, 同时也是吸收谐波的消谐装置。在这种情况下, 收集到完整的电气设备谐波数据是很困难的, 在此提出谐波电流计算的经验公式, 以满足工程设计要求;

ITHD:谐波电流, 单位:A;

k1:负荷率, 即计算负荷占变压器额定容量的比例, 通常在0.5~0.8之间;

k2:综合治理系数, 通常在0.2~01.0之间;

S:变压器额定荣, 单位:k VA;

THDi:谐波电流畸变率, 通常在10%~35%之间。

k2的定义及选取。供电系统中的变频设备不同, 容量不同, 接线形式不同, 那么, 谐波产生后, 同样会相互作用, 同时, 以功率因数校正为主的补偿装置也会与谐波相互作用, 有吸收, 也有震荡, 故设置k2系数。根据火电发电厂中的变频设备类型、数量, k2取值在0.6~0.8。

根据工程经验, THDi的取值在20%~25%。变频器数量较多时, 可取值在25%~35%。

例如, 某火力发电厂, 一台空冷变压器的额定容量为2500kVA, 负荷率k1为0.8, 综合治理系数k2取0.7, 谐波电流畸变率取25%。

由公式 (1) , 得

得出估算的谐波电流值, 便可进一步选出适当的APF产品, 从而避免了谐波电流值估算过大或过小, 从而影响APF的谐波消除效果。

4 结束语

今天, 随着节能减排工作的深入开展, 越来越多的火力发电厂设备开始使用变频装置, 这些变频装置通常单机容量较大, 其产生的谐波对厂用电系统的安全稳定运行造成了较大影响。作为一种有效的谐波治理措施, 有源电力滤波 (APF) 的应用, 可以很大程度上减少这种谐波的危害。为了更加合理的选择APF, 本文提出了一个谐波电流计算的经验公式, 对火电发电厂的工程设计具有积极的借鉴意义。

参考文献

[1]王兆安, 刘进军主编《.电力电子技术》第5版.机械工业出版社出版.

[2]马胜利.变配电系统中的谐波治理.价值工程杂志, 2012 (05) .

[3]英国LEONHARD电气产品说明书.

篇4：矿井谐波治理过程

关键词:电容器 谐波 电能质量

1 用户的供电情况

国投新集集团刘庄煤矿110kV变电所由上级变电站提供的两段110kV母线供电,经3台主变(3#主变容量40MVA、1#、2#主变容量20MVA)降为3段10kV母线为该公司下级负荷供电。3台主变互为冷备;本次测试时是3#主变投入使用,3段10kV母线间母联开关闭合。供电方式为单母线供电。本次测试点位置为10kV母线。

2 负荷情况

国投新集集团刘庄煤矿10kV母线上主要负荷为主副井提升机;测试时负荷都正常运行;10kV母线上有SVC一套,测试时正常投运。

3 谐波来源分析

3.1 中国矿大专家对电容器损坏解析 2008年6月14日,电气安全与智能电器研究所人员来矿对此事进行分析与研究,没有对电能质量进行测量,只分析电容器损坏原因与初步解决方案:①电网中的过电压;②谐波对电容的影响;③差流保护失灵(合肥设计院设计电气接线图错误)。

3.2 NOKIAN 济南技术服务中心对谐波数据进行分析

2008年6月19日, NOKIAN 济南技术服务中心对刘庄矿谐波数据进行分析,当时由1#、2#主变分列运行带全矿负荷,SVC动补系统投入三次、四次、五次滤波通道,因当时供电状况,动补系统(SVC)无法退出运行进行测试。因此,只能在动补系统运行情况下,对刘庄矿变电所谐波数据进行测试,此次测试二个测量点(2#主变低压侧、主井柜),分别对2#主变低压侧、主井开关柜进行测试,其分析:在测量2#主变低压侧这个测量点时:2次谐波达到35A,7次为13A、11次为16A、13次为13A;在测量主井柜这个测量点时(动补投入运行):2次谐波达到40A,7次为13A、11次为40A、13次为30A;从数据分析来看,2次、11次、13次谐波较大,电压畸变率超出国标4%,确定刘庄矿的谐波源来自变频主井提升机,同时分析其110KV电源侧电网质量很好。

3.3 9月13日,动补厂家:辽宁鞍山荣信公司技术人员再次到矿进行测试,测试情况如下:

3.3.1 执行标准

3.3.2 测试方法

谐波测试时间间隔为3秒钟,采样时间不小于8个工作循环。

谐波测试时段为:

2008年09月14日11:10 至09月15日11:10

电压信号取自10kV母线PT二次侧,电流信号取自10kV母线CT二次侧。

3.3.3 测试点位置:10kV母线进线柜。

3.3.4 测试仪器:FLUKE1760型谐波分析仪。

4 治理过程

4.1 更换电容器 6月20日,与动补厂家签订协议,更换现有丹东电容器换面库柏电容器,电容器协议中要求在2008年10月底到位。

7月8日至7月15日,动补厂家维护技术人员来矿对其动补系统进行滤波电抗器间距改造(H5、H7、H11次滤波通道)。8月3日,所有滤波通道投入运行。

4.2 3#主变投入运行 7月14日,刘庄矿3#主变投入运行,其主变运行方式:3#主变带10KV II、III段,与1#主变分列运行,动补系统电流采样更改至3#主变低压侧开关柜。

4.3 主井供电改造 9月底,主井供电改造工程完工;由原来的三路进线增加到5路。

5 最终测试结论

10月电容器更换后, 110KV变电所主变已由原20000KVA已经换成40000KVA变压器,系统最大与最小短路容量发生变化,在更换库柏电容器完毕后,对动补系统进行调试;2009年1月8日—至1月10日,动补厂家技术人员再次到矿进行测试,分别对10Kv母排和主井302柜进行测试。

5.1 对10Kv母排测试

5.1.1 用户的供电情况 国投新集刘庄煤矿110kV变电所由2路110kV母线供电,经3台主变(主变容量均为40MVA)降至10kV为国投新集刘庄煤矿3段母线供电。测试时1#、2#主变未投入,10kVI段、Ⅱ段和Ⅲ段之间母联开关闭合。供电方式:单母线供电。本次测试点为10kV母线Ⅲ段。

5.1.2 负荷情况 所测母线所带负荷情况:主提升机和副提升机;测试时负荷的工作情况:主提升机和副提升机最大负荷运行(额定载重:40吨,最大提升载重:36吨);测试母线上装有我公司生产的SVC补偿装置,补偿容量为24MVar。

5.1.3 测量说明 测试目的:国投新集刘庄煤矿原有电容器为丹东欣泰,现全部更换为上海库柏,为了考核电容器更换后SVC的工作情况,特进行本次电能质量测试。

5.1.4 测量结论 测试结果以95%概率大值作为判断合格与否的依据。(95%概率大值指将测试值由大到小次序排列,舍去前5%的大值,取剩余实测值中的最大值)

各次谐波电流均符合国家标准。

其他各项电能质量指标

功率因数:平均功率因数约为0.96。

最大无功冲击:8.39Mvar。

结论:经过测试,国投新集刘庄煤矿110kV变电所10kV母线各项电能指标均符合国家标准。

5.2 对302主井柜测试

5.2.1 供电方式情况 国投新集刘庄煤矿110kV变电所由2路110kV母线供电,经3台主变(主变容量均为40MVA)降至10kV为国投新集刘庄煤矿3段母线供电,测试时1、2号主变未投入,10kVI段、Ⅱ段和Ⅲ段母线间母联开关闭合。供电方式:单母线供电。本次测试点为10kV母线Ⅲ段所带的主提升机支路。

5.2.2 负荷情况 测量线路所带负荷情况:主提升机;测试时负荷的工作情况:主提升机最大负荷运行(额定载重:40吨,最大提升载重:36吨);主井提升机支路上没有补偿装置。

5.2.3 测量结论 测试结果以95%概率大值作为判断合格与否的依据。(95%概率大值指将测试值由大到小次序排列,舍去前5%的大值,取剩余实测值中的最大值)

10、11、12、13、14、22、23、24、25次谐波电流超标,谐波电流值与国标值比较如下表所示:

其他各项电能质量指标

功率因数:平均功率因数约为0.4。

最大无功冲击:11.50Mvar。

结论:经过测试,国投新集刘庄煤矿110kV变电所主井提升机支路10、11、12、13、14、22、23、24、25次谐波电流超标,电压短时闪变和长时闪变超出国家标准,其他各项电能指标均符合国家标准。

6 结论

经过测试,国投新集刘庄煤矿110kV变电所10kV母线各项电能指标均符合国家标准。

参考文献:

[1]GB/T 14549-93.《电能质量 公用电网谐波》.

[2]GB 12326-2000.《电能质量 电压波动和闪变》.

[3]GB 12325-90.《电能质量 供电电压允许偏差》.

篇5：谐波污染的危害及其治理

摘要：介绍了谐波产生的原因,以及谐波产生的.过程,介绍了谐波污染的危害,以及治理谐波污染的措施.作 者：王进杰    商平   王进勃    邹维卫  作者单位：王进杰(天津科技大学,天津,300457;中国石油华北油田公司,河北,任丘,062552)

商平(天津科技大学,天津,300457)

王进勃,邹维卫(中国石油华北油田公司,河北,任丘,062552)

期 刊：中国科技博览   Journal：ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN 年，卷(期)：, “”(3) 分类号：X505 关键词：谐波    污染    治理   

篇6：高频谐波的危害和治理措施

随着国内外电力电子技术的发展,大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域,如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等,故国内外电网中的谐波污染状况日益严重.美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出,全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元.电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热,使电力电容器组工作不正常,甚至造成热击穿损坏;对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害,严重时会引发设备误动作,造成重大事故;谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械,检测仪表等用电设备也有严重的干扰.因此,必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波.在低压配电网中这些谐波污染问题显得尤为突出,严重影响到各种类大型厂矿的正常生产,如钢铁、煤矿、化工、纺织等企业,以及IT和大规模微电子集成电路企业,造成产品报废,生产线停产,生产设备的寿命骤减甚至损坏.谐波使电网中串、并联设备产生谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率,大量的三次谐波电流流过中线时会使线路过热甚至发生火灾.谐波对计算机和数控设备具有很大危害,可以影响程序运行,破坏数据,使信息丢失,导致控制系统误动作.谐波能够影响各种电气设备的正常运行,对电机、变压器、电容器、电缆等设备造成振动、过热、绝缘老化,严重影响设备的使用寿命甚至直接造成设备损坏.例如大众汽车在生产中所产生的谐波直接影响上海安亭电网,且谐波的干扰使得大众的DeviceNet现场总线自动化生产系统无法正常工作.这些谐波污染问题带来的严重经济损失以及随着电力市场的发展趋势,政府、企业和个人用户对电能质量越来越重视,产生谐波污染的用户需要相应的设备减轻或消除其对周边电力系统的影响,电力运行管理部门也会加强对相关企业的监督管理.目前用户通常采用并联型无源滤波器来抑制谐波,但存在不少缺陷.现在的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿,即电力有源滤波器(APF).与前者相比,有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿,而且补偿特性不受电网阻抗的影响.有源滤波器的应用范围很广,从最常用的钢铁企业及其他有色金属冶炼加工企业,到煤矿,造纸,化工,玻璃,纺织以及电子和大规模集成电路芯片制造企业,以及IT业所需的大量计算机服务器等,都需要有源滤波器保证其生产线的可靠稳定运行.有源滤波器的设计制造在国内外均处于一个较初步阶段.国内外生产和研发该产品的公司很少.目前在国内提供有源滤波器销售服务的只有外资企业,即ABB中国投资有限公司(上海)的低压产品部,芬兰NOKIANCAPACITOR公司,以及法国梅兰日兰电气有限公司在中国所设机构.这几家公司只提供产品的售前咨询、销售安装和售后技术服务,而其技术核心的研发,以及设备元件的生产、装配和测试均在国外完成.并且设备的价位很高,给各用户安全高效的生产运行,以及技术革新,新生产线的引进等设置了较大的资金障碍.目前国内依然停留在理论仿真、样机试验的阶段,还没有可生产工业用有源滤波器的企业,离工业化、产品化还有较大距离.这样就造成了少数的外资公司在有源滤波器系列上处于价格和技术的垄断地位.并且由于国内外电网的不同(结构、电压等级、谐波源、谐波次数等),国外的产品并不能完全适合我国电网的应用实际.但是根据国内经济发展的现状,我国在有源滤波器方面的需求在近些年将有较大的增长.我国首都北京将在2008年举办奥运会,届时,谐波问题是电能质量的主要问题,现阶段北京奥组委已经建立专门的谐波测量站,每周定期向国际奥组委上交谐波状况报告,以保证电能质量.我国最大的国际城市上海将在2010年全年举办世界博览会,场馆对电能质量也提出了更高的要求,上海市也建立了专门的谐波测量站,以保证电能质量.由此可见,谐波问题已成为当前电力系统面临的主要问题.抑制电网谐波的措施

消除电网中的谐波对延长电力设备的使用寿命和保证负载的安全经济运行有着非常重要的意义!1.加换流装置的相数或脉动数

交直流换流器产生的特征谐波电流次数与其整流电路部分的脉动数有关，当脉动数增多时，产生的谐波次数增高而谐波电流近似地与谐波的次数成反比，因此一系列次数较低成分较大的谐波能够得以消除从而减少谐波源产生的谐波电流!通过改造换流装置或利用相互间有一定移相角的换流变压器可有效减小谐波量!这种装置的缺点是设备复杂造价提高！2.加装交流滤波装置

装设谐波补偿装置的传统方法是采用调谐滤波器-“.!目前所采用的调谐滤波装置一般由电力电容器电抗器和电子器适当组合而成，滤波原理是对某谐波频率形成低阻抗通路，相应的谐波电流经无源滤波器短路，从而避免其进入供电系统！

调谐滤波器既可补偿谐波，可补偿无功功率，提电压水平，且结构简单，谐波补偿容量大，因此应用比较广泛!该方法的主要缺点是其补偿特性受到电网阻抗和运行状态的影响，容易和系统发生并联谐振，导致谐波被放大，致使滤波器过载甚至烧毁!此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果不甚理想!工程中实际应用的调谐滤波器，一般由一组或数组单调谐滤波器组成，每组单调谐滤波器调谐于需要滤除的谐波频率或者谐波频率附近，当需要滤除更高频率的谐波电流而其幅值又较小时，可以再加装一组高通滤波器!3.增加系统承受谐波能

在规划和设计阶段，考虑将谐波源由较大容量的供电点或由高一级电压的电网供电，可以减小谐波的影响!4.采用有源滤波器等新型抑制谐波的措施

谐波抑制的方法还有加装有源电力滤波器有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波)补偿无功的新型电力电子装置”它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，有源电力滤波器通过监测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算出补偿电流，该信号经补偿电流发生电路放大得出补偿电流，补偿电流因与负载电流中要补偿的谐波电流大小相等)方向相反而抵消，从而使电网的电流)电压恢复为正弦波形，有源电力滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿“且补偿特性不受电网阻抗的影响，另外”有源滤波器还可以发出基波无功电流，进一步减少负载的无功功率，提高功率因数。

高中频熔炼炉专用谐波滤除装置 KF-DYLB 适用范围

应用范围 中频炉、高频炉、低压大功率电解、电镀、电弧炉、冷轧、热轧、整流器、精密控制系统、变频器和自动焊接等产生大量谐波的设备。谐波滤除效果好、平均滤除率75%，节电效果明显10%左右，电网质量明显改善 主要技术参数

1.额定电压： 220V、400V、690V、770V、1140V 2.基波频率：50Hz.3.动态响应时间： ≤20ms.4.基波无功补偿：功率因数可达到0.92-0.95以上。

5.滤波效果达到国家标准GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》的要求。

6.滤除谐波次数：3次、5次、7次、11次、13次、17次、19次、23次、25次等。

7.电压稳定范围：满足国家标准GB12326-1990的要求。

8.谐波电流吸收率：对于5次谐波平均75%，对于7次谐波平均75%。9.防护等级：IP2X 效果与特点

 以吸收谐波为第一功能，经过谐波治理，注入PCC点电流、电压满足GB/T 14549-1993标准允许值。 降低系统损耗，提高生产效率。平稳投切，改善三相不平衡。

 滤波效果明显，5、7、11次谐波电流吸收率达75%以上。 提高变压器利用率，改善变压器温升和噪音。工作原理及特点