趙斌

（安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801）

摘要：諧波的出現，對於電力係統運行是一種“汙染”，它們降低了係統電壓、電dian流liu正zheng弦xian波bo形xing的de質zhi量liang，不bu但dan嚴yan重zhong地di影ying響xiang電dian力li係xi統tong自zi身shen運yun行xing，而er且qie還hai危wei及ji用yong戶hu和he周zhou圍wei的de通tong信xin係xi統tong。本ben文wen通tong過guo分fen析xi諧xie波bo的de危wei害hai，並bing提ti出chu采cai用yong有you源yuan電dian力li濾lv波bo器qi進jin行xing諧xie波bo治zhi理li的de方fang案an。

關鍵詞： 汙染
；諧波危害；有源電力濾波器
；治理

0 引言

jinbangeshijiyilai，suizhedianlidianzishebeidetuiguangyingyong
，feixianxingfuhedexunsuzengjia，tebieshigaoyazhiliushudiandeyunyong
，shidexiebowuranwentiriquyanzhong，bingyincishoudaorenmenpubiandeguanzhuhezhongshi。jianxiaoxieboyingxiangdejishucuoshikeyicongliangfangmianrushou：一是從諧波源出發
，減少諧波的產生；二(er)是(shi)安(an)裝(zhuang)濾(lv)波(bo)裝(zhuang)置(zhi)。常(chang)見(jian)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)包(bao)括(kuo)無(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)和(he)有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)。然(ran)而(er)，無(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)濾(lv)波(bo)效(xiao)果(guo)依(yi)賴(lai)於(yu)係(xi)統(tong)阻(zu)抗(kang)特(te)性(xing)，並(bing)容(rong)易(yi)受(shou)溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)、網絡上諧波汙染程度、lvbodianronglaohuajifeixianxingfuhedeyingxiang
，qiejinnengduitedingdexiebojinxingyouxiaodishuaijian，erchuyujingjihezhandimianjifangmiandekaolv
，lvboqigeshujunshiyouxiande
，suoyiduixiebohanliangfengfudechanghe
，wuyuanlvboqidelvboxiaoguowangwangbugoulixiang。youyuandianlilvboqicaiyongkaiguanbianhuanqixiaochuxiebodianliu

，kefulewuyuanlvboqidequedian。youyuandianlilvboqiyouzhewuyuanlvboqiwukebinidejishuyoushi，yinciyuelaiyueshoudaorenmendeguanzhu。

1 諧波的產生與危害

由於電力電子技術的飛速發展
，各種電力電子裝置在電力係統、工業
、交通及家庭中的應用日益廣泛
，尤其是非線性電力設備如有UPS
、開關電源
、整流器、變頻器
、逆變器等。由於正弦電壓加壓於非線性負載，使得基波電流發生畸變產生諧波。主要諧波產生源見表1-1。

表1-1  諧波產生源

諧波使公用電網中的元件產生附加的損耗，降低了發電
、輸shu電dian及ji用yong電dian設she備bei的de效xiao率lv。大da量liang三san次ci諧xie波bo流liu過guo中zhong線xian會hui使shi線xian路lu過guo熱re，甚shen至zhi引yin起qi火huo災zai。諧xie波bo會hui影ying響xiang電dian氣qi設she備bei的de正zheng常chang工gong作zuo，使shi電dian機ji產chan生sheng機ji械xie振zhen動dong和he噪zao聲sheng等deng，使shi變bian壓ya器qi局ju部bu嚴yan重zhong過guo熱re，使shi電dian容rong器qi、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短
，以致損壞。諧波會導致繼電保護，特別是微機綜合保護器與自動裝置誤動作，造成不必要的供電中斷和生產損失

；xiebohaihuishidianqiceliangyibiaojiliangbuzhunque，chanshengjiliangwucha
，geiyongdianguanlibumenhuodianliyonghudailaijingjisunshi。linjindexieboyuanhuojiaogaocixiebohuiduitongxinjixinxichulishebeichanshengganrao，qingzechanshengzaosheng，jiangditongxinzhiliang，jisuanjiwufazhengchanggongzuo；重則導致信息丟失
，使工控係統崩潰。

據美國官方統計：近20年來，全球範圍內因電能質量引起的重大電力事故已達20多起，每年因電能質量擾動和電氣環境汙染引起的經濟損失高達300億美元！2000年4月10日
，晉東南電網因運行方式的需要，220kV霍長線停電檢修，220kV長治變由漳澤電廠通過220kV漳長I回單獨供電，向地區網輸送140MW，係統運行正常
；20時18分，太焦電鐵三座牽引站產生的諧波和負序電流經110kV係統注入220kV係統，引起該線路送漳澤電廠出線211開關的JGX—11A型晶體管相差高頻保護誤動作，造成晉東南電網瓦解和大麵積停電事故

，巴公電廠周波降為45.7Hz，與電網解列44分鍾，晉東南11個變電站停電，電氣鐵道停電20多分鍾，電網和用戶均受到較大的損失。

諧(xie)波(bo)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)危(wei)害(hai)如(ru)此(ci)之(zhi)嚴(yan)重(zhong)，世(shi)界(jie)各(ge)國(guo)都(dou)對(dui)諧(xie)波(bo)問(wen)題(ti)予(yu)以(yi)充(chong)分(fen)關(guan)注(zhu)。國(guo)際(ji)上(shang)召(zhao)開(kai)了(le)多(duo)次(ci)有(you)關(guan)諧(xie)波(bo)問(wen)題(ti)的(de)學(xue)術(shu)會(hui)議(yi)，不(bu)少(shao)國(guo)家(jia)和(he)國(guo)際(ji)學(xue)術(shu)組(zu)織(zhi)都(dou)製(zhi)定(ding)了(le)限(xian)製(zhi)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)諧(xie)波(bo)和(he)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)諧(xie)波(bo)的(de)標(biao)準(zhun)和(he)規(gui)定(ding)。國(guo)標(biao)GB/T 14549-1993《電能質量 公用電網諧波》規定的公用電網諧波電壓（相電壓）限值見表1-2：

表1-2  公用電網諧波電壓（相電壓）限值

 2 有源電力濾波器

有源電力濾波器（APF：Active Power Filter）是一種用於動態抑製諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠對不同大小和頻率的諧波進行快速跟蹤補償。之所以稱為有源，是相對於無源LC濾波器
，隻能被動吸收固定頻率與大小的諧波而言，APF可以通過采樣負載電流並進行各次諧波和無功的分離
，控製並主動輸出電流的大小、頻率和相位，並且快速響應，抵消負載中相應電流，實現了動態跟蹤補償，而且可以既補諧波又補無功和不平衡。

安科瑞電氣股份有限公司開發的ANAPF係列有源電力濾波器，以並聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變bian流liu技ji術shu
，從cong變bian流liu器qi中zhong產chan生sheng一yi個ge和he當dang前qian諧xie波bo分fen量liang和he無wu功gong分fen量liang對dui應ying的de反fan向xiang分fen量liang並bing實shi時shi注zhu入ru電dian力li係xi統tong，從cong而er實shi現xian諧xie波bo治zhi理li和he無wu功gong補bu償chang，原yuan理li如ru圖tu2-1所示：

圖2-1  ANAPF有源電力濾波器原理圖

安科瑞ANAPF有源電力濾波器的技術參數和報價方案分別見表2-1和表2-2。

 表2-1   ANAPF有源電力濾波器技術參數

 表2-2  ANAPF有源濾波器報價及主要元件清單

注：以上技術參數或器件名稱、數量如有更改，恕不另行通知。

 3 有源濾波方案及案例

使用有源電力濾波器進行諧波治理


，主要有集中、局部和就地補償三種方案。集中補償適用於單台設備諧波含量小
，但設備數量多、布局分散的場合
，比如辦公大樓(主要設備是個人電腦、節能燈、變頻空調、電梯等)
，suirandantaishebeidedianliuxiao，xiebohanliangdi


，danzhengdongdaloudedianliuda，xiebodianliuyeda。jububuchangshiyongyuxieboyuanjizhongzaimouyitiaohuojitiaokuichuzhiludepeidianxitong
，biruyiyuandejingmiyiqi、UPS電(dian)源(yuan)等(deng)，雖(sui)然(ran)單(dan)台(tai)設(she)備(bei)的(de)電(dian)流(liu)小(xiao)，諧(xie)波(bo)含(han)量(liang)低(di)
，但(dan)為(wei)防(fang)止(zhi)其(qi)他(ta)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)的(de)諧(xie)波(bo)對(dui)其(qi)幹(gan)擾(rao)，采(cai)用(yong)局(ju)部(bu)諧(xie)波(bo)補(bu)償(chang)。就(jiu)地(di)補(bu)償(chang)適(shi)用(yong)於(yu)諧(xie)波(bo)源(yuan)比(bi)較(jiao)明(ming)確(que)且(qie)單(dan)台(tai)設(she)備(bei)諧(xie)波(bo)含(han)量(liang)較(jiao)大(da)的(de)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)，比(bi)如(ru)大(da)型(xing)商(shang)業(ye)區(qu)的(de)景(jing)觀(guan)照(zhao)明(ming)

、影劇院的可控矽調光設備、工業區的變頻器調速設備等
，單台設備電流大、諧波含量高
、諧波電流大，為防止諧波電流影響其他用電設備，采用就地補償。

上海某工廠辦公大樓內安裝有大量的節能燈，另外還有變頻空調
、電梯等負載，產生了大量的電流諧波
，導致變壓器容量不足

，夏季、冬季經常出現跳閘、燒保險絲的情況，嚴重影響辦公。安科瑞電氣股份有限公司派工程師對其進行現場測量，測量數據如圖3-1所示。從圖中可以看到電流波形嚴重畸變，A
、B
、C三相電流諧波畸變率分別為19.7%、27.8%
、26.6%，遠遠超於國標GB/T 14549-1993《電能質量 公用電網諧波》的de相xiang關guan規gui定ding。同tong時shi三san相xiang負fu載zai明ming顯xian不bu平ping衡heng。經jing分fen析xi得de知zhi電dian流liu諧xie波bo主zhu要yao是shi由you於yu一yi次ci回hui路lu後hou段duan照zhao明ming配pei出chu回hui路lu和he變bian頻pin空kong調tiao等deng動dong力li回hui路lu產chan生sheng，應ying采cai用yong局ju部bu補bu償chang的de方fang法fa進jin行xing治zhi理li，型xing號hao為weiANAPF50-380/BGL的有源電力濾波器適用於該辦公大樓的諧波治理。方案如圖3-2所示。

圖3-1  治理前電流波形與諧波數據

圖3-2  ANAPF局部補償方案圖

 4 諧波治理效果

ANAPF投入運行後，得到如圖4-1所示的理想波形和測試數據
，相電流最大值從64A降低到47A，N線電流從治理之前的37A降到了5A，實現了三相基本平衡，電流諧波畸變率降低到3.4%以下。同時係統功率因數也從之前的0.87升到了0.99。自從使用ANAPF有源電力濾波器之後

，該辦公大樓整個冬季沒有出現跳閘、燒保險絲的情況，使得變壓器的容量得到了充分利用。

圖4-1  治理後電流波形與諧波數據

參考文獻

[1]能源部電力司.GB/T14549-93電能質量 公用電網諧波[S].北京：中國標準出版社
，1994.

[2]季曉春.有源濾波器的原理和選型計算.

[3]安科瑞電氣有源電力濾波器選型手冊2014.1版.

作者簡介：

趙斌，男，本科
，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電力電子及諧波治理。Email: 2880157852@qq.com手機：  QQ:2880157852