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1發(fā)生諧波的主要因素及其諧波源的剖析
1.1發(fā)生諧波的主要因素
現(xiàn)階段，需要把電網(wǎng)當(dāng)中的頻率為工頻整數(shù)倍成分的諧波，以及基波頻率非整數(shù)成分的間接諧波作為主要諧波關(guān)注點(diǎn)，并且二者皆是電網(wǎng)電能質(zhì)量附著臟東西的主要因素。隨后電網(wǎng)中電容裝置的大數(shù)量的運(yùn)用，經(jīng)過(guò)當(dāng)場(chǎng)諧波實(shí)際檢測(cè)結(jié)果得知，諧波不單只存在零序分量能夠讓變壓器三角繞組所環(huán)路，實(shí)際還會(huì)擴(kuò)張到全電網(wǎng)，導(dǎo)致電容裝置及其電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行有一定風(fēng)險(xiǎn)。
1.2諧波源的剖析
電力電子設(shè)備產(chǎn)生的諧波
當(dāng)前整流器、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、靜態(tài)換流器、晶閘管系統(tǒng)以及其它SCR控制系統(tǒng)等被稱為電力電子基礎(chǔ)設(shè)備。在工業(yè)與日常生活用電范圍內(nèi)會(huì)運(yùn)用到基礎(chǔ)設(shè)備與電路，感性負(fù)載的單相整流電路為僅含奇次諧波的電流源型諧波源。
可飽和設(shè)備
可飽和設(shè)備屬于非線性設(shè)施，將電弧設(shè)施和電力電子設(shè)施做對(duì)比，可飽和設(shè)備上的諧波在未飽和的情況下，實(shí)際中的諧波幅值可忽略不計(jì)。其中變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等屬于可飽和設(shè)備。
電弧爐及其氣體電光源設(shè)備產(chǎn)生的諧波
首先，實(shí)踐中電弧爐設(shè)備在治煉金屬過(guò)程中非線性作用能生成很多的諧波。其次，氣體電光源設(shè)備依照氣體釋放電光源伏安特性。產(chǎn)生的非線性特性有一定作用，同時(shí)出現(xiàn)負(fù)的伏安特性。
2諧波產(chǎn)生的干擾
2.1諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響
首先，導(dǎo)致電網(wǎng)功率消耗變大、設(shè)備試用時(shí)間降低、接地保護(hù)功能和遙控功能出現(xiàn)異常、線路與設(shè)備熱量變大等，特別是三次諧波導(dǎo)致非常大的中性線電流，造成配電變壓器零線電流大于相線電流數(shù)值，致使設(shè)備不能平穩(wěn)運(yùn)行。因此，諧波還能引發(fā)造成諧振在電網(wǎng)中發(fā)生，則會(huì)將運(yùn)行正常的供電停止、情況嚴(yán)重、電網(wǎng)解裂等情況發(fā)生。
2.2對(duì)用電安全造成的影響
第一，失火造成災(zāi)害。有些意外失火狀況的起因多數(shù)跟電力諧波有聯(lián)系�，F(xiàn)階段節(jié)能燈、調(diào)光器設(shè)施中關(guān)開(kāi)電源很普及，最初為了節(jié)約能源，之后這些設(shè)施卻產(chǎn)生了諧波源，導(dǎo)致電網(wǎng)的危險(xiǎn)系數(shù)增加。
第二，有關(guān)設(shè)備損壞。電能質(zhì)量附著上臟物會(huì)帶給繼電保護(hù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與精細(xì)儀器和機(jī)械等，造成其不能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)和操控，減少設(shè)施利用期限，進(jìn)而導(dǎo)致繼電保護(hù)錯(cuò)誤操作出現(xiàn)可避免的意外損失，造成不同情況的干擾。
第三，通信擾亂。其電網(wǎng)擾亂的主要因素為發(fā)生諧波，通過(guò)基本靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，經(jīng)過(guò)通信線路導(dǎo)致聲頻混亂。其諧波頻率提升，則會(huì)有雜音問(wèn)題，通過(guò)通信線路上導(dǎo)致音頻混亂。之后采取遮蔽電纜通信，基本上可以消滅靜電感應(yīng)的作用，最終還是不可能消滅電磁感應(yīng)的擾亂。
2.3諧波對(duì)于電氣設(shè)備產(chǎn)生的影響
第一，電力電容器產(chǎn)生的影響。而電容器在電網(wǎng)無(wú)功配置容量中占有比重很大，其中少數(shù)電容器安排只參照無(wú)功補(bǔ)償量，不會(huì)參照裝置點(diǎn)電能質(zhì)量現(xiàn)實(shí)存在的污染狀況。
第二，變壓器產(chǎn)生影響。諧波電流在變壓器中發(fā)生，致使銅耗提高，造成局部過(guò)熱、震蕩、聲音變大、繞組附加過(guò)熱等。其變壓器中的諧波電流被勵(lì)磁電流所包含，致使合閘涌流之后諧波電流提升，出現(xiàn)的諧波電流導(dǎo)致諧振問(wèn)題，結(jié)果造成變壓器的日常運(yùn)行有風(fēng)險(xiǎn)。
第三，同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的影響。在系統(tǒng)里面的同步發(fā)電機(jī)中流入負(fù)序電流與諧波電流，造成多余的損耗，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)局部過(guò)熱，絕緣力度降低。由于多余諧波分量在輸出電壓波形產(chǎn)生，導(dǎo)致扭振現(xiàn)象在負(fù)載同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中發(fā)生，運(yùn)用時(shí)間縮短。
第四，斷路器產(chǎn)生的影響。局部斷路器磁吹線圈不能正常運(yùn)行是由諧波造成的，致使遮斷能力降低，不能遮斷波形畸變率大于一般控制的故障電流，導(dǎo)致中壓斷路器阻止電流，則會(huì)使諧頻涌波電壓與重燃情況發(fā)生，導(dǎo)致斷路器觸頭斷開(kāi)。
第五，自動(dòng)控制器產(chǎn)生的影響�，F(xiàn)如今，數(shù)字控制技術(shù)已投入到更加廣泛領(lǐng)域，諸多精細(xì)負(fù)載針對(duì)受電電能質(zhì)量指標(biāo)有更高要求�；诖�，電能質(zhì)量被沾上臟物則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的監(jiān)測(cè)模塊中引發(fā)畸變量、擾亂一般分解計(jì)算、造成出錯(cuò)的輸出結(jié)果的損害。
3電子廠房諧波的治理策略
3.1采取主動(dòng)措施，減少電子設(shè)備諧波含量
多脈波變流技術(shù)
針對(duì)最大功率的電力電子裝置,經(jīng)常把原本六脈波變流器改變?yōu)槭}波和二十四脈波變流器，從而降低交流側(cè)諧波電流含量。
脈寬調(diào)制技術(shù)
主要思路為把控PWM輸出波形中各種轉(zhuǎn)換時(shí)刻,確保四分之一波形的對(duì)等性。促使應(yīng)該消滅的諧波幅值為零，基波幅值為給定量，實(shí)現(xiàn)消滅指定諧波和把控基波幅值的目標(biāo)。
多電平變流技術(shù)
對(duì)各式各樣電力電子變流器采取移相多重法、順序控制和非對(duì)稱控制多重化等方式,把方波電流和電壓疊加,促使變流器能夠在交流電網(wǎng)側(cè)生成電流和電壓為靠近正弦階梯波,并電源電壓維持特定相位關(guān)聯(lián)。
3.2安裝電力濾波器，提高濾波性能
傳統(tǒng)無(wú)源濾波器
無(wú)源電力濾波器即PPF采取電容和電抗器合成LC調(diào)諧電路，可以為諧波供給并聯(lián)低阻通路，產(chǎn)生濾波影響。采取電容能夠補(bǔ)足無(wú)功功率，改變電網(wǎng)功率因數(shù)。介于PPF構(gòu)造不復(fù)雜，生成成本低、運(yùn)轉(zhuǎn)消耗小及其技術(shù)需求低等優(yōu)勢(shì)變?yōu)楦淖冸娔苜|(zhì)量的設(shè)備。介于構(gòu)造上面因素，致使PPF有許多不容易解決的難題，例如：濾除指定此諧波，諧波補(bǔ)足頻帶較窄，平穩(wěn)性很差、占有空間很大等。
新型有源濾波器
有源濾波器即APF有關(guān)原理。主要經(jīng)過(guò)檢查電網(wǎng)中諧波電流，之后把控逆變電路生成相對(duì)應(yīng)補(bǔ)充電流分量匯入電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)消除諧波結(jié)果。并聯(lián)型APF則適合于感性電流源負(fù)載諧波補(bǔ)充。串聯(lián)型APF則適合于消除帶電容二極管整流電路等電壓型諧波源負(fù)載對(duì)系統(tǒng)的作用。串-并聯(lián)型APF兼顧有串、并聯(lián)APF的功能。APF特點(diǎn)不會(huì)受到系統(tǒng)阻抗作用，不能和電網(wǎng)阻抗發(fā)生串聯(lián)和并聯(lián)諧振的狀況，并且對(duì)外部電路諧振具備阻尼影響。另外,APF具備很高操控性可和極快反應(yīng)性，不但可以補(bǔ)充各次諧波，也可以抑制無(wú)功電流，具有合適價(jià)格。
混合型濾波器
混合型電力濾波器是把無(wú)源濾波器和有源濾波器合理連接在一起。然而，有源濾波器不接續(xù)承擔(dān)電網(wǎng)電壓和負(fù)載的基波電流，簡(jiǎn)單引起負(fù)載電流和電網(wǎng)電壓高次諧波隔離器的影響，所以有源濾波器容量安排的很小，采取串聯(lián)有源濾波器變大高次諧波阻抗而對(duì)基波無(wú)作用的性質(zhì)，能夠改變無(wú)源濾波器的濾波成效，避免和電網(wǎng)聯(lián)系產(chǎn)生諧振，其不足就是有源濾波器性能較大層次上取決于電流互感器特有性質(zhì)。
4安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理系統(tǒng)在電子廠房的解決方案
安科瑞電氣提出的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理系統(tǒng)解決方案可滿足電力監(jiān)控管理、運(yùn)維與電能質(zhì)量治理等方面的需求，致力于為電子廠房提供一站式的整體解決方案，從產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)等不同方面來(lái)滿足電子廠房的需要，為電子廠房的整體運(yùn)作創(chuàng)造價(jià)值。
4.1方案特點(diǎn)
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、治理與設(shè)備運(yùn)維等功能外，亦可通過(guò)接入AcrelEMS-SEMI電子廠房能效管理平臺(tái)，為用戶提供遠(yuǎn)程在線服務(wù)；
采用全控型技術(shù)實(shí)現(xiàn)完美電能質(zhì)量；
專業(yè)化的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：電能質(zhì)量實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，測(cè)量精度高、測(cè)得準(zhǔn)，符合IEC61000-4-30標(biāo)準(zhǔn)；
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理系統(tǒng)裝置采用整體設(shè)計(jì)，并可通過(guò)上位平臺(tái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和閉環(huán)控制；
高品質(zhì)電能質(zhì)量治理：配套電力電子裝置技術(shù)過(guò)關(guān)、質(zhì)量過(guò)硬，具備網(wǎng)絡(luò)化、可調(diào)控、快速響應(yīng)的性能；
電能管理務(wù)業(yè)務(wù)綜合協(xié)同：配電監(jiān)控管理與運(yùn)維、電能分析與電能質(zhì)量數(shù)據(jù)共享融通，為電子廠房的電能供給與消費(fèi)提供控制手段。
4.2方案價(jià)值
全面監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量，保障供電可靠性
對(duì)供電回路的電氣參數(shù)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，確保設(shè)備用電符合標(biāo)準(zhǔn)要求。微秒級(jí)故障錄波與SOE告警能夠及時(shí)記錄故障發(fā)生時(shí)全部數(shù)據(jù)信息，支持開(kāi)展故障追蹤與問(wèn)題定位。
完整電能質(zhì)量治理
通過(guò)集中+就地（終端）整體電能質(zhì)量治理模式，更大程度滿足無(wú)功和諧波治理的要求，提高整個(gè)電子廠房供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，減少對(duì)其它供電及制造設(shè)備造成危害。
5安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理產(chǎn)品選型
5.1集中治理
針對(duì)電子廠房行業(yè)配電系統(tǒng)中涉及到的空調(diào)、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等電器設(shè)備及數(shù)量較多的計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，為減少諧波對(duì)電網(wǎng)側(cè)的危害，其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測(cè)等，其集中治理的產(chǎn)品選型見(jiàn)表1。
表1電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及集中治理產(chǎn)品選型表
 
5.2末端治理
電子廠房各個(gè)生產(chǎn)車間內(nèi)，單晶爐、多晶爐、IC測(cè)試臺(tái)、PLC控制的機(jī)械手、芯片制造用的晶圓機(jī)或變頻控制的半導(dǎo)體機(jī)臺(tái)都會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，它們不但會(huì)造成機(jī)臺(tái)設(shè)備自身的壞機(jī)現(xiàn)象，回流進(jìn)電網(wǎng)的諧波電流還會(huì)引起其它回路的發(fā)熱、電子開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作、供電電壓不穩(wěn)，甚至引起生產(chǎn)線停線、半成品的報(bào)廢。其損失不可謂不大。針對(duì)上述負(fù)載情況，建議在各個(gè)重要設(shè)備的配電箱增加電能質(zhì)量補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行就地治理，以達(dá)到末端治理諧波的目的，避免影響到整個(gè)配電系統(tǒng)的和其他的用電設(shè)備。其末端治理的產(chǎn)品選型見(jiàn)表2。
表2末端治理產(chǎn)品選型表
 
6結(jié)論
諧波污染狀況越來(lái)越加重隨即引發(fā)大家的極度關(guān)注，再加上對(duì)現(xiàn)有諧波實(shí)際存在狀態(tài)有一定了解和相應(yīng)處理措施，為了更高效實(shí)現(xiàn)抑制諧波成效，針對(duì)不一樣諧波源負(fù)載需要采取對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)濾波裝置才能達(dá)到消除諧波效果。
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