低壓供電系統諧波治理技術

孫苑

摘 要：電網諧波對低壓配電系統中的電能質量有著非常重要的影響。認識企業電網中諧波的危害，找到各種電機拖動中諧波的主要來源，對無源濾波器和有源濾波器治理諧波進行了比較，并提出了一種容易安裝的模塊化配置方案。

關鍵詞：低壓配電系統；諧波；濾波器；電能質量

中圖分類號：TM642.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）04-0039-02

隨著我國經濟的飛速增長，供電系統的運行變得越來越穩定，一般情況下能正常地保證供應企業和人們的日常用電。在保證供電可靠性、安全性的前提下，企業正常運轉還需要優良的電能質量。但是由于非線性負載的數量增加，大量諧波的產生容易對企業正常的生產與運行造成不良影響，甚至可能引發安全事故。因此，我們有必要采取相應的技術措施以保證供電質量。

1 企業電網中諧波的分析

隨著生產工具和技術的不斷升級，日益提高的生產力使得電力負荷急劇增加，電網中各種變頻調速裝置、整流器等部件的負荷容量不斷增長。大量電力電子功率器件和裝置在電網中得到廣泛應用，它們在為企業生產節約能源的同時，也為供電網絡電能質量帶來了嚴重的污染。大量的諧波和無功電流注入供電系統，造成系統效率降低、功率因數變差等后果，并對其他設備和裝置產生擾動，嚴重影響電網的電能質量和電力設備的安全運行。因此，電能質量測試是電網安全運行評價與研究的一項重要內容，而對諧波處理的研究尤為重要。

選取某市某工業園區內大型醫療設備生產企業的低壓供電系統，測試0.4 kV電網的電壓和電流。主要利用Fluke435電能質量分析儀進行諧波測試。

1.1 電壓測試情況

根據表1的檢測結果可以發現，電網電壓已經超過國家標準。在低壓供電系統中，0.4 kV系統中電網電壓畸變率不超過5%，究其原因，是電網中諧波電流流入電網帶來的諧波電壓。因此，需要進行電壓諧波的治理。

1.2 電流測試情況

表2的檢測結果顯示，電網電流發生明顯的畸變?；兟屎透魈幹C波含有量見圖1所示。

造成電流畸變現象的原因是該企業采用了6脈動的變流器給電機供電，其特征次諧波是h=6k±1（k為正整數）次，這與現場實際情況相吻合。

在現代化企業供電系統中，諧波對電能質量的影響最大，主要的諧波源有各種變頻器、整流設備、晶閘管變流設備和一些用于節能的電子控制裝置。諧波會給各種用電設備帶來不利影響，輕則增加能耗，縮短設備壽命；重則造成嚴重的用電事故，直接威脅到企業的正常生產。

2 企業諧波治理措施

諧波對通信和電網中幾乎所有的設備都有不良影響，因此，諧波治理是目前急待解決的問題。消除諧波的方式：裝設濾波器濾除諧波。

濾波器主要分為無源濾波器和有源濾波器。無源濾波器是傳統的諧波補償裝置，具有結構簡單、穩定性強、投資較少、容易維護等優點，目前在老舊企業中有部分應用，但它存在體積大、易造成電壓鼓包和電網電壓惡化等缺點，不符合濾波器的發展趨勢。

有源濾波器采用先進的諧波電流檢測技術，實時檢測諧波電流，通過瞬時電流控制，實現諧波電流的動態補償。它可以自動地跟蹤電網諧波電流變化，有著非常好的可控性和快速響應性。

有源濾波器的主電路主要由逆變電路、電感和直流側儲能元件組成。補償電流主要由有源電力濾波器提供。針對企業供電系統各配電間配電容量較小和各處諧波電流大小不一的情況，可以開發小容量模塊化有源濾波器進行靈活配置，從而起到更好的諧波治理效果。

模塊化有源濾波器采用先進的數字化控制系統。單模塊輸出能力可設較小，但可以針對不同的供電系統配置不同數量的模塊。這樣可以根據需要靈活配置設備，從而實現資源的合理利用。據此，可以為該企業的供電系統配置兩個30 A的模塊化有源濾波器，采用主從控制方式，實時高效地補償電網諧波。這樣可以彌補機柜式有源濾波器不易于安裝、體積較大的缺點。

補償后電流波形如圖2所示。

電流的畸變率明顯下降，見圖3所示。

投入2個模塊化有源濾波器后，電網電流中各次諧波電流得到有效抑制，A，B，C三相電流總諧波失真（THD）分別由46.5%，46.3% 和47.5%下降至 7.4%，7.9% 和 6.8%，使電網電流波形趨近正弦波。同時，電網電壓的畸變率也得到很大改善，A，B，C三相電網電壓的畸變率分別降至1.5%，1.7%，2.1%，符合了國家標準限值的要求，由原來的不合格變為合格。

3 結束語

優良的電能質量對現代企業的運營有著非常重要的作用。我們要綜合分析電網諧波產生的原因，結合相關治理諧波的經驗，配置和開發更有效的濾波器，最大限度地降低諧波對電能質量的影響，使企業能更好地創造經濟與社會效益。

參考文獻

[1]徐進，陳昊.石化低壓配電系統中的諧波及其治理[J].電氣時代，2005（12）.

[2]杜久永.企業供電系統的諧波治理與無功補償技術[J].城市建設理論研究，2013（33）.

〔編輯：陳文強〕

Abstract： The harmonic voltage distribution systems for power quality has a very significant impact. Understanding enterprise grid harmonic hazards found in the main source of all kinds of motor drag harmonics， passive filters and active harmonic filters governance were compared， and proposed an easy to install modular configuration solution.

Key words： low-voltage distribution systems； harmonic； filters； power quality

摘 要：電網諧波對低壓配電系統中的電能質量有著非常重要的影響。認識企業電網中諧波的危害，找到各種電機拖動中諧波的主要來源，對無源濾波器和有源濾波器治理諧波進行了比較，并提出了一種容易安裝的模塊化配置方案。

關鍵詞：低壓配電系統；諧波；濾波器；電能質量

中圖分類號：TM642.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）04-0039-02

隨著我國經濟的飛速增長，供電系統的運行變得越來越穩定，一般情況下能正常地保證供應企業和人們的日常用電。在保證供電可靠性、安全性的前提下，企業正常運轉還需要優良的電能質量。但是由于非線性負載的數量增加，大量諧波的產生容易對企業正常的生產與運行造成不良影響，甚至可能引發安全事故。因此，我們有必要采取相應的技術措施以保證供電質量。

1 企業電網中諧波的分析

隨著生產工具和技術的不斷升級，日益提高的生產力使得電力負荷急劇增加，電網中各種變頻調速裝置、整流器等部件的負荷容量不斷增長。大量電力電子功率器件和裝置在電網中得到廣泛應用，它們在為企業生產節約能源的同時，也為供電網絡電能質量帶來了嚴重的污染。大量的諧波和無功電流注入供電系統，造成系統效率降低、功率因數變差等后果，并對其他設備和裝置產生擾動，嚴重影響電網的電能質量和電力設備的安全運行。因此，電能質量測試是電網安全運行評價與研究的一項重要內容，而對諧波處理的研究尤為重要。

選取某市某工業園區內大型醫療設備生產企業的低壓供電系統，測試0.4 kV電網的電壓和電流。主要利用Fluke435電能質量分析儀進行諧波測試。

1.1 電壓測試情況

根據表1的檢測結果可以發現，電網電壓已經超過國家標準。在低壓供電系統中，0.4 kV系統中電網電壓畸變率不超過5%，究其原因，是電網中諧波電流流入電網帶來的諧波電壓。因此，需要進行電壓諧波的治理。

1.2 電流測試情況

表2的檢測結果顯示，電網電流發生明顯的畸變?；兟屎透魈幹C波含有量見圖1所示。

造成電流畸變現象的原因是該企業采用了6脈動的變流器給電機供電，其特征次諧波是h=6k±1（k為正整數）次，這與現場實際情況相吻合。

在現代化企業供電系統中，諧波對電能質量的影響最大，主要的諧波源有各種變頻器、整流設備、晶閘管變流設備和一些用于節能的電子控制裝置。諧波會給各種用電設備帶來不利影響，輕則增加能耗，縮短設備壽命；重則造成嚴重的用電事故，直接威脅到企業的正常生產。

2 企業諧波治理措施

諧波對通信和電網中幾乎所有的設備都有不良影響，因此，諧波治理是目前急待解決的問題。消除諧波的方式：裝設濾波器濾除諧波。

濾波器主要分為無源濾波器和有源濾波器。無源濾波器是傳統的諧波補償裝置，具有結構簡單、穩定性強、投資較少、容易維護等優點，目前在老舊企業中有部分應用，但它存在體積大、易造成電壓鼓包和電網電壓惡化等缺點，不符合濾波器的發展趨勢。

有源濾波器采用先進的諧波電流檢測技術，實時檢測諧波電流，通過瞬時電流控制，實現諧波電流的動態補償。它可以自動地跟蹤電網諧波電流變化，有著非常好的可控性和快速響應性。

有源濾波器的主電路主要由逆變電路、電感和直流側儲能元件組成。補償電流主要由有源電力濾波器提供。針對企業供電系統各配電間配電容量較小和各處諧波電流大小不一的情況，可以開發小容量模塊化有源濾波器進行靈活配置，從而起到更好的諧波治理效果。

模塊化有源濾波器采用先進的數字化控制系統。單模塊輸出能力可設較小，但可以針對不同的供電系統配置不同數量的模塊。這樣可以根據需要靈活配置設備，從而實現資源的合理利用。據此，可以為該企業的供電系統配置兩個30 A的模塊化有源濾波器，采用主從控制方式，實時高效地補償電網諧波。這樣可以彌補機柜式有源濾波器不易于安裝、體積較大的缺點。

補償后電流波形如圖2所示。

電流的畸變率明顯下降，見圖3所示。

投入2個模塊化有源濾波器后，電網電流中各次諧波電流得到有效抑制，A，B，C三相電流總諧波失真（THD）分別由46.5%，46.3% 和47.5%下降至 7.4%，7.9% 和 6.8%，使電網電流波形趨近正弦波。同時，電網電壓的畸變率也得到很大改善，A，B，C三相電網電壓的畸變率分別降至1.5%，1.7%，2.1%，符合了國家標準限值的要求，由原來的不合格變為合格。

3 結束語

優良的電能質量對現代企業的運營有著非常重要的作用。我們要綜合分析電網諧波產生的原因，結合相關治理諧波的經驗，配置和開發更有效的濾波器，最大限度地降低諧波對電能質量的影響，使企業能更好地創造經濟與社會效益。

參考文獻

[1]徐進，陳昊.石化低壓配電系統中的諧波及其治理[J].電氣時代，2005（12）.

[2]杜久永.企業供電系統的諧波治理與無功補償技術[J].城市建設理論研究，2013（33）.

〔編輯：陳文強〕

Abstract： The harmonic voltage distribution systems for power quality has a very significant impact. Understanding enterprise grid harmonic hazards found in the main source of all kinds of motor drag harmonics， passive filters and active harmonic filters governance were compared， and proposed an easy to install modular configuration solution.

Key words： low-voltage distribution systems； harmonic； filters； power quality

摘 要：電網諧波對低壓配電系統中的電能質量有著非常重要的影響。認識企業電網中諧波的危害，找到各種電機拖動中諧波的主要來源，對無源濾波器和有源濾波器治理諧波進行了比較，并提出了一種容易安裝的模塊化配置方案。

關鍵詞：低壓配電系統；諧波；濾波器；電能質量

中圖分類號：TM642.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）04-0039-02

隨著我國經濟的飛速增長，供電系統的運行變得越來越穩定，一般情況下能正常地保證供應企業和人們的日常用電。在保證供電可靠性、安全性的前提下，企業正常運轉還需要優良的電能質量。但是由于非線性負載的數量增加，大量諧波的產生容易對企業正常的生產與運行造成不良影響，甚至可能引發安全事故。因此，我們有必要采取相應的技術措施以保證供電質量。

1 企業電網中諧波的分析

隨著生產工具和技術的不斷升級，日益提高的生產力使得電力負荷急劇增加，電網中各種變頻調速裝置、整流器等部件的負荷容量不斷增長。大量電力電子功率器件和裝置在電網中得到廣泛應用，它們在為企業生產節約能源的同時，也為供電網絡電能質量帶來了嚴重的污染。大量的諧波和無功電流注入供電系統，造成系統效率降低、功率因數變差等后果，并對其他設備和裝置產生擾動，嚴重影響電網的電能質量和電力設備的安全運行。因此，電能質量測試是電網安全運行評價與研究的一項重要內容，而對諧波處理的研究尤為重要。

選取某市某工業園區內大型醫療設備生產企業的低壓供電系統，測試0.4 kV電網的電壓和電流。主要利用Fluke435電能質量分析儀進行諧波測試。

1.1 電壓測試情況

根據表1的檢測結果可以發現，電網電壓已經超過國家標準。在低壓供電系統中，0.4 kV系統中電網電壓畸變率不超過5%，究其原因，是電網中諧波電流流入電網帶來的諧波電壓。因此，需要進行電壓諧波的治理。

1.2 電流測試情況

表2的檢測結果顯示，電網電流發生明顯的畸變。畸變率和各處諧波含有量見圖1所示。

造成電流畸變現象的原因是該企業采用了6脈動的變流器給電機供電，其特征次諧波是h=6k±1（k為正整數）次，這與現場實際情況相吻合。

在現代化企業供電系統中，諧波對電能質量的影響最大，主要的諧波源有各種變頻器、整流設備、晶閘管變流設備和一些用于節能的電子控制裝置。諧波會給各種用電設備帶來不利影響，輕則增加能耗，縮短設備壽命；重則造成嚴重的用電事故，直接威脅到企業的正常生產。

2 企業諧波治理措施

諧波對通信和電網中幾乎所有的設備都有不良影響，因此，諧波治理是目前急待解決的問題。消除諧波的方式：裝設濾波器濾除諧波。

濾波器主要分為無源濾波器和有源濾波器。無源濾波器是傳統的諧波補償裝置，具有結構簡單、穩定性強、投資較少、容易維護等優點，目前在老舊企業中有部分應用，但它存在體積大、易造成電壓鼓包和電網電壓惡化等缺點，不符合濾波器的發展趨勢。

有源濾波器采用先進的諧波電流檢測技術，實時檢測諧波電流，通過瞬時電流控制，實現諧波電流的動態補償。它可以自動地跟蹤電網諧波電流變化，有著非常好的可控性和快速響應性。

有源濾波器的主電路主要由逆變電路、電感和直流側儲能元件組成。補償電流主要由有源電力濾波器提供。針對企業供電系統各配電間配電容量較小和各處諧波電流大小不一的情況，可以開發小容量模塊化有源濾波器進行靈活配置，從而起到更好的諧波治理效果。

模塊化有源濾波器采用先進的數字化控制系統。單模塊輸出能力可設較小，但可以針對不同的供電系統配置不同數量的模塊。這樣可以根據需要靈活配置設備，從而實現資源的合理利用。據此，可以為該企業的供電系統配置兩個30 A的模塊化有源濾波器，采用主從控制方式，實時高效地補償電網諧波。這樣可以彌補機柜式有源濾波器不易于安裝、體積較大的缺點。

補償后電流波形如圖2所示。

電流的畸變率明顯下降，見圖3所示。

投入2個模塊化有源濾波器后，電網電流中各次諧波電流得到有效抑制，A，B，C三相電流總諧波失真（THD）分別由46.5%，46.3% 和47.5%下降至 7.4%，7.9% 和 6.8%，使電網電流波形趨近正弦波。同時，電網電壓的畸變率也得到很大改善，A，B，C三相電網電壓的畸變率分別降至1.5%，1.7%，2.1%，符合了國家標準限值的要求，由原來的不合格變為合格。

3 結束語

優良的電能質量對現代企業的運營有著非常重要的作用。我們要綜合分析電網諧波產生的原因，結合相關治理諧波的經驗，配置和開發更有效的濾波器，最大限度地降低諧波對電能質量的影響，使企業能更好地創造經濟與社會效益。

參考文獻

[1]徐進，陳昊.石化低壓配電系統中的諧波及其治理[J].電氣時代，2005（12）.

[2]杜久永.企業供電系統的諧波治理與無功補償技術[J].城市建設理論研究，2013（33）.

〔編輯：陳文強〕

Abstract： The harmonic voltage distribution systems for power quality has a very significant impact. Understanding enterprise grid harmonic hazards found in the main source of all kinds of motor drag harmonics， passive filters and active harmonic filters governance were compared， and proposed an easy to install modular configuration solution.

Key words： low-voltage distribution systems； harmonic； filters； power quality