谐波治理的工作原理分析研究

　谐波治理的工作原理 

　　电网谐波对电气设备的正常运行危害很大，它可导致电容器过流损坏、电动机柜不稳、继电保护装置误动、计算机等敏感电器发生功能错误等。 

　　向电网注入谐波电流的电气设备主要有晶闸管电路和功率变频装置，家用电器如电视机等也产生谐波电流。 

　　当谐波电流超出规程允许值，或者谐波电流虽然不大、但电气设备受到干扰时，通常应采取技术措施加以防治，例如提高谐波源设备的电压等级、对谐波源设备集中供电、改变其工作时间等。但是上述方法并不能保证完全奏效，同时还要付出相应得改造费用。 

　　解决谐波问题的最佳途径有二，一是设置失谐滤波回路，二是设置调谐滤波回路。二种方法各有侧重。失谐滤波回路以无功补偿为主，同时对谐波具有抗拒作用，不使谐波对无功补偿设备产生危害。调谐波回路以滤除谐波为主，同时兼有无功补偿作用。 

　　工作原理 

　　1.1谐波电流 

　　如果用户安装有晶闸管变流器设备，则会产生以下问题： 

　　A.变流器需要感性无功功率 

　　B.向电网注入谐波电流 

　　由于变流器的控制角a的作用，使电流和电压发生相位移，形成感性无功功率QL，QL最大值为变流器的额定功率。 

　　变流器除了需要无功功率外，还向电网注入谐波电流，其频率由变流电路的脉动数P(即一个电网周期内的换向次数)决定。例如最常用的三相桥式电路，其脉动数批P=6。 

　　通过对变流器网侧电流进行傅立叶分解，除了含有基波电流外，还含一系列的谐波电流， 。特征谐波电流的次数为 

　　Hc=kp±1 

　　P:变流器脉动数 

　　K:正整数123……… 

　　谐波电流在电网阻抗上产生同频率的电压降，并叠加在基波正弦电压上，使电压发生畸变。 

　　在接有谐波源负载的电网上直接连接电容器，会出现其他方面的问题。 

　　因为电容器容抗和电网阻抗形成一个并联谐振回路，在谐振频率下其阻抗达到很高的数值。如果谐波电流频率与并联谐振频率相同或接近，则导致产生很高的电压降，电网和电容器支路流过很大的谐波电流，其数值甚至达到电网原有谐波电流的数十倍，称为谐波放大。谐波放大可导致电器设备、尤其是电容器的损坏。 

　　2.2谐波治理的方案 

　　2.2.1K型： 

　　为了避免谐振现象，需要在电容器支路中串联电抗器，以形成串联谐振频率回路，谐振频率在电网最低次谐波频率以下。通常电抗器阻抗为电容器容抗的6-7%。这种电容器串联电抗的回路称为失谐滤波回路，主要用于防止谐振，保护电容器，只吸收少部分的谐波电流，以无功补偿为主要目的。 

　　失谐滤波装置的主要特点： 

　　A.补偿基波无功功率为主; 

　　B.防止谐振，保护电容器; 

　　C.吸收少部分谐波电流。 

　　2.2.2 R 型 

　　如果变流器功率大于总功率的30%，或者电网谐波含量超过有关标准规定的极限值，则需要设置调谐式滤波器。 

　　此时回路阻抗接近于0，以便吸收有关谐波。 

　　一般针对5、7、11和13次谐波设置滤波回路。滤波器的频率阻抗曲线。滤波效果取决于回路的调谐精度和品质因数、以及电网的短路阻抗。 

　　滤波器除了吸收谐波外，还提供基波容性无功功率。 

　　调谐式滤波器的主要特点： 

　　A.吸收谐波电流为主; 

　　B.防止电网谐振; 

　　C. 补偿基波无功功率。