電容器等 ) 和電感 ( 變壓器，電抗線圈等 ) 形成共振電路。后者能夠被系統(tǒng)諧波激勵而成為諧振。配電系統(tǒng)諧波的一個原因是變壓器鐵芯非線性磁化的特性。在這種情況下主要的諧波是 3 次的；它在全部 導體內與單相分量具有相同的長度，因而在星形點上不能消除。

諧振頻率： 　　

每個電感和電容的連接形成一個具有特定共振頻率的諧振電路。一個網(wǎng)絡有幾個電感和電容就有幾個諧振頻率。

串聯(lián)諧振諧電路： 　　

由電感（電抗器）和電容 ( 電容器 ) 串聯(lián)的電路。

串聯(lián)諧振頻率： 　　

網(wǎng)絡的阻抗水平達到最小的頻率。在串聯(lián)諧振電路內分路電壓 U L 和 U C 大于總電壓 U 。

分量諧波 　　

頻率不是基波分量倍數(shù)的正弦曲線波。

2. 諧波是什么？

諧波是主電網(wǎng)頻率的倍數(shù)。 術語“電網(wǎng)諧波 也被使用。 　　

電網(wǎng)頻率 f = 50 赫茲 　　　

3 次諧波 f = 150 赫茲 　　　

5 次諧波 f = 250 赫茲 　　　

7 次諧波 f = 350 赫茲 　　　

等 　　

用傅立葉分析能夠把非正弦曲線信號分解成基本部分和它的倍數(shù)。

3.諧波分量是如何產(chǎn)生的？ 　　

由于半導體晶閘管的開關操作和二極管、半導體晶閘管的非線性特性，電力系統(tǒng)的某些設備如功率轉換器比較大的背離正弦曲線波形。 　　

諧波電流的產(chǎn)生是與功率轉換器的脈沖數(shù)相關的。6脈沖設備僅有5、7、11、13、17、19 ….n倍于電網(wǎng)頻率。 功率變換器的脈沖數(shù)越高，最低次的諧波分量的頻率的次數(shù)就越高。 　　

其他功率消耗裝置，例如熒光燈的電子控制調節(jié)器產(chǎn)生大強度的3 次諧波( 150 赫茲)。 　　

在供電網(wǎng)絡阻抗( 電阻) 下這樣的非正弦曲線電流導致一個非正弦曲線的電壓降。 在供電網(wǎng)絡阻抗下產(chǎn)生諧波電壓的振幅等于相應諧波電流和對應于該電流頻率的供電網(wǎng)絡阻抗Z的乘積。 次數(shù)越高，諧波分量的振幅越低。

4.諧波分量在哪里發(fā)生的？　

只要哪里有諧波源( 參看介紹) 那里就有諧波產(chǎn)生。也有可能，諧波分量通過供電網(wǎng)絡到達用戶網(wǎng)絡。 例如，供電網(wǎng)絡中一個用戶工廠的運轉可能被相鄰的另一個用戶設備產(chǎn)生的諧波所干擾。5.電容器的技術 　　

MKP 和 MPP 技術之間的區(qū)別在于電力電容器在補償系統(tǒng)中的連接方式。

MKP( MKK ， MKF) 電容器： 　　

這項技術是在聚丙烯薄膜上直接鍍金屬。其尺寸小于用 MPP 技術的電容器。因為對生產(chǎn)過程較低的要求，其制造和原料成本比 MPP 技術要相對地低很多。 MKP 是最普遍的電容器技術，并且由于小型化設計和電介質的能力，它具有更多的優(yōu)點。

MPP( MKV) 電容器： 　　

MPP 技術是用兩面鍍金屬的紙板作為電極，用聚丙烯薄膜作為介質。這使得它的尺寸大于采用 MKP 技術的電容器。生產(chǎn)是非常高精密的，因為必須采用真空干燥技術從電容器繞組中除去全部殘余水分而且空腔內必須填注絕緣油。這項技術的主要優(yōu)勢是它對高溫的耐受性能。

自愈： 　　

兩種類型的電容器都是自愈式的。在自愈的過程中電容器儲存的能量在故障穿孔點會產(chǎn)生一個小電弧。電弧會蒸發(fā)穿孔點臨近位置的細小金屬，這樣恢復介質的充分隔離。電容器的有效面積在自愈過程中不會有任何實際程度的減少。每只電容都裝有一個過壓分斷裝置以保護電氣或熱過載。測試是符合 VDE 560 和 IEC 70 以及 70A 標準的。

6. 電容器的發(fā)展 　　

直到大約1978年，制造電力電容器仍然使用包含PCB的介質注入技術。后來人們發(fā)現(xiàn)，PCB 是有毒的，這種有毒的氣體在燃燒時會釋放出來。這些電容器不再被允許使用并且必須處理，它們必須被送到處理特殊廢料的焚化裝置里或者深埋到安全的地方。 　　

包含PCB 的電容器有大約30 W/kvar的功率損耗值。 電容器本身由鍍金屬紙板做成。 　　

由于這種電容被禁止使用，一種新的電容技術被開發(fā)出來。為了滿足節(jié)能趨勢的要求，發(fā)展低功耗電容器成為努力的目標。 　　

新的電容器是用干燥工藝或是用充入少量油( 植物油)的技術來生產(chǎn)的�，F(xiàn)在用鍍金屬塑料薄膜代替鍍金屬紙板。因此新電容充分顯示出了其環(huán)保的特性，并且功耗僅為0.3 W/kvar。這表明改進后使功耗降至原來的1/100。 這些電容器是根據(jù)常規(guī)電網(wǎng)條件而開發(fā)的。在能源危機的過程中，人們開始相控技術的研究。相位控制的結果是導致電網(wǎng)的污染和許多到現(xiàn)在才搞清楚的故障。 　　

由于前一代電容器存在一個很高的自電感（所以功耗情況很差，達到現(xiàn)在的100倍），高頻的電流和電壓(諧波) 不能被吸收，而新的電容器則會更多地吸收諧波。 　　

因此存在這種可能，即，新、舊電容器工作在相同的母線上時會表現(xiàn)出運行狀況和壽命預期的很大差異， 由于上述原因有可能新電容器將在更短的時間內損壞。 　　

我們向市場提供的電力電容器是專門為用于補償系統(tǒng)中而開發(fā)的。電網(wǎng)條件已經(jīng)發(fā)生急劇的變化，選擇正確的電容器技術越來越重要。 電容器的使用壽命會受到如下因素的影響而縮短： 　　-諧波負載 　　-較高的電網(wǎng)電壓 　　-高的環(huán)境溫度 　　我們配電系統(tǒng)中的諧波負載在持續(xù)增長。在可預知的將來，可能只有組合電抗類型的補償系統(tǒng)會適合使用。 　　很多供電公司已經(jīng)規(guī)定只能安裝帶電抗的補償系統(tǒng)。其它公司必須遵循他們的規(guī)定。 　　如果一個用戶決定繼續(xù)使用無電抗的補償系統(tǒng)，他起碼應該選用更高額定電壓的電容器。這種電容器能夠耐受較高的諧波負載，但是不能避免諧振事故。





諧波與紋波的比較

諧波簡單地說，就是一定頻率的電壓或電流作用于非線性負載時,會產(chǎn)生不同于原頻率的其它頻率的正弦電壓或電流的現(xiàn)象。

紋波是指在直流電壓或電流中，疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量。

它們雖然在概念上不是一回事，但它們之間有聯(lián)系。如電源上附加的紋波在用電器上很容易產(chǎn)生各頻率的諧波；電源中各頻率諧波的存在無疑導致電源中紋波成分的增加。

除了在電路中我們所需要產(chǎn)生諧波的情況以外，它主要有以下主要危害：

1、使電網(wǎng)中發(fā)生諧振而造成過電流或過電壓而引發(fā)事故；

2、增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設備的效率和設備利用率；

3、使電氣設備（如旋轉電機、電容器、變壓器等）運行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命；

4、使繼電保護、自動裝置、計算機系統(tǒng)及許多用電設備運轉不正�；虿荒苷�常動作或操作；

5、使測量和計量儀器、儀表不能正確指示或計量；

6、干擾通信系統(tǒng)，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備。

紋波的害處：

1、容易在用電器上產(chǎn)生諧波，而諧波會產(chǎn)生較多的危害；

2、降低了電源的效率；

3、較強的紋波會造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，導致燒毀用電器；

4、會干擾數(shù)字電路的邏輯關系，影響其正常工作；

5、會帶來噪音干擾，使圖像設備、音響設備不能正常工作。

總之，它們在我們不需要的地方出現(xiàn)都是有害的，需要我們避免的。對于如何抑制和去除諧波和紋波的方式方法有很多，但想完全消除，似乎是很難辦到的，我們只有將其控制在一個允許的范圍之內，不對環(huán)境和設備產(chǎn)生影響就算達到了我們的目的。



近年來, 電力網(wǎng)中非線性負載的逐漸增加是全世界共同的趨勢，如變頻驅動或晶閘管整流直流驅動設備、計算機、重要負載所用的不間斷電源(UPS) 、節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等，這些非線性負載將導致電網(wǎng)污染，電力品質下降，引起供用電設備故障, 甚至引發(fā)嚴重火災事故等。
    電力污染及電力品質惡化主要表現(xiàn)在以下方面：電壓波動、浪涌沖擊、諧 波、三相不平衡等。
    1.電源 污染的危害
    電源污染會對用電設備造成嚴重危害，主要有：
     干擾通訊設備、計算機系統(tǒng)等電子設備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機。
     影響無線電發(fā)射系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、核磁共振等設備的工作性能, 造成噪聲干擾和圖像紊亂。
     引起電氣自動裝置誤動作，甚至發(fā)生嚴重事故。
     使電氣設備過熱，振動和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。
     造成燈光亮度的波動（閃變），影響工作效益。
     導致供電系統(tǒng)功率損耗增加。
    2.電源污染的種類
    2.1 電壓波動及閃變
    電壓波動是指多個正弦波的峰值，在一段時間內超過(低于)標準電壓值，大約從半周波到幾百個周波，即從10MS到2.5秒, 包括過壓波動和欠壓波動。普通避雷器和過電壓保護器，完全不能消除過壓波動，因為它們是用來消除瞬態(tài)脈沖的。普通避雷器在限壓動作時有相當大的電阻值，考慮到其額定熱容量（焦爾），這些裝置很容易被燒毀，而無法提供以后的保護功能。這種情況往往很容易忽視掉，這是導致計算機、控制系統(tǒng)和敏感設備故障或停機的主要原因。

    另一個相反的情況是欠壓波動，它是指多個正弦波的峰值，在一段時間內低于標準電壓值，或如通常所說：晃動或降落。長時間的低電壓情況可能是由供電公司造成或由于用戶過負載造成，這種情況可能是事故現(xiàn)象或計劃安排。更為嚴重的是失壓，它大多是由于配電網(wǎng)內重負載的分合造成，例如大型電動機、中央空調系統(tǒng)、電弧爐等的啟停以及開關電弧、保險絲燒斷、斷路器跳閘等，這些都是通常導致電壓畸變的原因。

    大型用電設備的頻繁啟動導致電壓的周期性波動,如電焊機、沖壓機、吊機、電梯等,這些設備需要短時沖擊功率,主要是無功功率。電壓波動導致設備功率不穩(wěn)，產(chǎn)品質量下降；燈光的閃變引致眼睛疲勞,降低工作效率。

    2.2 浪涌沖擊
    浪涌沖擊是指系統(tǒng)發(fā)生短時過（低）電壓,即時間不超過1毫秒的電壓瞬時脈沖，這種脈沖可以是正極性或負極性，可以具有連串或振蕩性質。它們通常也被叫作：尖峰、缺口、干擾、毛刺或突變。
電網(wǎng)中的浪涌沖擊既可由電網(wǎng)內部大型設備（電機、電容器等）的投切或大型晶閘管的開斷引起，也可由外部雷電波的侵入造成。浪涌沖擊容易引起電子設備部件損壞，引起電氣設備絕緣擊穿；同時也容易導致計算機等設備數(shù)據(jù)出錯或死機。

    2.3 諧波
    線性負載，例如純電阻負載，其工作電流的波形與輸入電壓的正弦波形完全相同，非線性負載，例如斬波直流負載，其工作電流是非正弦波形。傳統(tǒng)的線性負載的電流/電壓只含有基波(50Hz)，沒有或只有極小的諧波成分，而非線性負載會在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生可觀的諧波。

    諧波與電力系統(tǒng)中基波疊加，造成波形的畸變，畸變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值。非線性負載產(chǎn)生陡峭的脈沖型電流，而不是平滑的正弦波電流，這種脈沖中的諧波電流引起電網(wǎng)電壓畸變，形成諧波分量，進而導致與電網(wǎng)相聯(lián)的其它負載產(chǎn)生更多的諧波電流。

    計算機是此類非線性負載之一，象絕大多數(shù)辦公室電子設備一樣，計算機裝有一個二極管/電容型的供電電源，這類供電電源僅在交流正弦波電壓的峰值處產(chǎn)生電流，因此產(chǎn)生大量的三次諧波電流（150Hz）。其它產(chǎn)生諧波電流的設備主要有：電動機變頻調速器，固態(tài)加熱器，和其他一些產(chǎn)生非正弦波變化電流的設備。
  
    熒光燈照明系統(tǒng)也是一個重要的諧波源，在普通的電磁整流器燈光電路中，三次諧波的典型值約為基波（50Hz）值的13%-20%。而在電子整流器燈光電路中，諧波分量甚至高達80%。

    非線性負載所產(chǎn)生的諧波電流會影響電力系統(tǒng)的多個工作環(huán)節(jié)，包括變壓器，中性線，還有電動機，發(fā)電機和電容器等。諧波電流會導致變壓器，電動機和備用發(fā)電機的運行溫度(K參數(shù))嚴重升高。中性線上的過電流（由諧波和不平衡引起）不僅會使導線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導致變壓器過熱。無功補償電容器會因電網(wǎng)電壓諧波畸變而產(chǎn)生過熱，諧波將導致嚴重過流；

    另外，電容器還會與電力系統(tǒng)中的電感性元件形成諧振電路，這將導致電容器兩端的電壓明顯升高，引致嚴重故障。照明裝置的啟輝電容器對于由高頻電流引起的過熱也是十分敏感的，啟輝電容器的頻繁損壞顯示了電網(wǎng)中存在諧波的影響。諧波還會引起配電線路的傳輸效率下降，損耗增大，并干擾電力載波通訊系統(tǒng)的工作，如電能管理系統(tǒng)（EMS）和時鐘系統(tǒng)。而且，諧波還會使電力測量表計，有功需量表和電度表的計量誤差增大。

    2.4 三相不平衡
    三相不平衡會在中性線上產(chǎn)生過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導致變壓器過熱, 甚至引發(fā)嚴重火災事故等。

    3.電源污染的治理
    對于現(xiàn)有供電網(wǎng)絡或待建電網(wǎng)中的電力污染情況，要進行仔細分析，通常解決的方法有兩個：一是局部重組電網(wǎng)結構，分離或隔離產(chǎn)生電力污染的設備；二是使用電源凈化濾波設備進行治理，通常電壓諧波是由電流諧波產(chǎn)生的，有效地抑制電流諧波就會使電壓畸變達到要求的范圍。國內外很多單位已開始重視電源污染的治理, 投資安裝電源凈化濾波裝置, 取得了提高電源品質和節(jié)能的雙重效果。

    電源污染的治理主要有以下幾種方法：
        串聯(lián)電抗器
        有源濾波補償
        無源濾波補償
        增加整流設備的相數(shù)
        安裝各種突波吸收保護裝置,如避雷器等

    目前，無源濾波補償是實際應用最多、效果較好、價格較低的解決方案，它包括三種基本形式：串聯(lián)濾波、并聯(lián)濾波和低通濾波（串并混合）。其中串聯(lián)濾波主要適用于三次諧波的治理；低通濾波主要適用于高次諧波的治理；并聯(lián)濾波是一種綜合裝置，它可濾除多次諧波，同時提供系統(tǒng)的無功功率，是應用最廣泛的電源凈化濾波裝置。

    近年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，有源濾波補償技術日益成熟，并得到了廣泛應用。較傳統(tǒng)的無源濾波補償系統(tǒng)，它具有功能多，適應性好及響應速度快等優(yōu)點，隨著價格的不斷下降，應用將日益普遍。有源濾波補償系統(tǒng)在很多重要場所應用效果非常好。





* 不平衡電流的危害*


     電網(wǎng)中三相間的不平衡電流是普遍存在的，在城市民用電網(wǎng)及農用電網(wǎng)中由于大量單相負荷的存在，三相間的電流不平衡現(xiàn)象尤為嚴重。對于三相不平衡電流，除

了盡量合理地分配負荷之外幾乎沒有什么行之有效的解決辦法。正因為找不到解決問題的有效辦法，因此反而不被人們所重視，也很少有人進行研究。

    電網(wǎng)中的不平衡電流會增加線路及變壓器的銅損，增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至會

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