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交流电力线路谐波的危害及抑制

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摘　要：　电力线路的电流、电压谐波效应可以引起自同步拖动、计算机、电话等异常运行。介绍了3种抑制交流电力线路电流、电压谐波影响的方法。
关键词：　电力线路，谐波，滤波器，脉冲系统

前　言

　　电力线路的电流、电压谐波危害，长期以来一直困扰我们，但引起线路谐波的非线性负荷设备却快速增长，因而使得如何降低线路的谐波问题确已成为当务之急。所谓非线性负荷包括交、直流调速设备、静态不间断电源(UPS)、照明用镇流器、整流器、程序控制器、计算机及X射线机等。
电力线路谐波污染可引起诸如系统功率因数降低、过负荷、共振、电机、变压器及电子设备故障等。 uDq安规与电磁兼容网

1　规定的谐波极限值

　　1992年电力系统对谐波控制方法及必要条件做了修改，重新规定了电源线公共耦合点处单独的和总的电流、电压谐波允许的极限值。这一规定保护了同一电源线其他用户以及公用电力设备。用户要求电力部门能提供质量可靠的电压，电力部门也要降低电机、变压器铁磁元件引起的高频电流。另外，电力部门正尝试减少功率因数补偿电容器的应用，因为操作电容器产生的谐波能改变功率的波形。新规定的电流畸变极限适用于大多数工业设备。 uDq安规与电磁兼容网

2　抑制谐波的方法

　　为达到新规定的电流、电压畸变极限有如下3种作法可以满足要求。

2.1　驱动滤波器
图1为用于各种驱动的专用滤波器，这种滤波既不影响系统正常运行，又能抑制和消除靠近电源的有害谐波，且不影响其他设备的运行。

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图1　各种驱动滤波器消除无用的谐波

如果既需要装滤波器，又需要增加功率因数补偿器(考虑电能成本)，两者同时应用，还是滤波器能确保系统不产生谐振。

这种滤波器配置能减少产生谐波的几率，从而避免对其他装置的影响。替代作法是在公共耦合点装一台滤波器。这种单滤波器作法能避免谐波对连在同一线路上的其他设备的影响。

2.2　模拟脉冲系统

采用一半负荷由接成Δ/Y结线的变压器供电，另一半负荷由接成Δ/Δ结线变压器供电，这样可以产生一种近似12脉冲驱动的混合谐波，具体接线见图2。

图2　模拟12脉冲系统

如果使Δ/Y结线的负荷总量等于Δ/Δ结线的负荷，这种作法能在公共耦合点处较好的减少谐波。采用这种办法能通过分析系统功率平衡Δ/Y结线部分和Δ/Δ结线部分的负荷。一旦这种作法实现，可以监测公共耦合点功率，从而限制单独的和总的电流、电压畸变和功率因数，因为谐波和功率因数是特定设备瞬间运行状态的函数。

如果现有的隔离变压器一、二次电压相同，而且二次绕组能改接为Δ结线并维持正常的电压输出，则这种变压器投资少，见效大。

对于较大容量拖动状况(370kW以上)，考虑采用两个脉冲驱动组成一套专用的12脉冲系统。这种系统具有均分负荷能力，并能产生12脉冲驱动，合成谐波相当稳定。这种方法将降低需过滤的总量和相应的投资，这种系统有两种基本接线组合。
a.两台隔离变压器各自独立，其中一台接成Δ/Y结线；另一台接成Δ/Δ结线。总的接线见图3。

图3　通用双变压器结线

b.采用一台变压器，但具有两个二次绕组。这种情况，初级绕组接成Δ结线，而次级绕组，一组接成Y形，另一组接成Δ形，具体如图4所示。

图4　图3的改进结线

第一种结线方式用于大功率6脉冲驱动产生谐波的降低。这种结线方式中两台变压器任何一台发生故障，更换比较容易，因为二者都是标准的，型号相同。但这种系统安装费用较高，因为变压器初级需要两套保护装置。另外，谐波的降低发生在公共耦合点处，这样由每一6脉冲驱动产生的固有谐波在连到主变压器的其他负荷设备上仍可以见到。

以上三种办法各有特点，都具有抑制电力线路谐波危害的功能、具体选择应用时，则视具体实际情况而定。　　采用第二种方式(如图4)代替上面的第一种方式，这种变压器接线谐波降低发生在变压器一次侧。另外安装费用较低，因为系单台变压器，仅需要一套保护，然而变压器有两个二次线(一为Δ结线，另一为Y结线)，一旦变压器发生故障，则检修和更换就将需要较多时间。 2.3　专用脉冲系统

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