民用建筑配电系统谐波污染及其抑制方法

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1、民用建筑配电系统谐波污染及其抑制方法2006-10-0715:08这篇关于谐波问题的文章，写作开始于两年前。更早的起因是由于一位甲方电气技术人员，对我在工程中使用软启动器提出疑义，认为会对配电系统产生干扰。而软启动器厂家无法提供详细的谐波参数，我当时对此类问题的理解也不够深入，虽然用了这么多年的软启动器，但是并不能向甲方提供令人信服的说明，最后这场与甲方的辩论不欢而散。为了加深对谐波问题的了解，我开始收集一些相关资料，准备写一点东西，初衷是希望能够找到一个方法，在一个工程未建成以前，对配电系统谐波污染问

2、题能够定性定量，从而在设计中采取相应的处理措施，简单的说，就是确定是否需要采取滤波措施，如果需要那么具体采取那种措施，如何具体实现。但是在写的过程中，发现我无法解决实际工程的谐波计算问题，同时谐波抑制方法多种多样，各有利弊，需要针对不同情况采取不同措施，具体实施方案也难以一概而论，因此我只好放弃了最初的计划，这篇文章就变成了一篇介绍性的文章，从论文变成科普性文章了。这篇文章基本上来源于各种参考文献，我觉得与其说是我写作，不如说是编写更为恰当，我在这里向所有的参考文献作者表示感谢。      之所以选择贴

3、这篇文章，是希望谐波污染问题能够得到各位同行的重视，我认为，不能等到像民规这样的规范出现了谐波污染问题的条文后，才去研究它注意它。我相信在今后几年内，各种类型的谐波抑制装置将出现在民用建筑配电系统中。我在各处的电气论坛基本上看不到大家对谐波问题的讨论，不知道同行们对此类问题看法和了解程度，如果大家认为科普性文章过于浅显，不适合在此处张贴，请及时通知我。      由于论坛条件所限，文章中的数学公式和图表无法正常显示，只好略去，可能造成读者不便，深表歉意。摘要：近年来，随着电力电子技术的不断发展，各类电力

4、电子设备在能源系统、工业领域、民用建筑、电气化交通中应用日益广泛，电网谐波问题越来越为人们所重视。各国对电网质量的评价不再仅限于频率和电压的稳定程度，对谐波也相应制定了国际和国家标准加以限制。据有关资料统计，在各行业产生的谐波量中，来自民用建筑的约占40%。本文着重对民用建筑内配电系统谐波污染问题进行探讨和介绍。  关键词：配电系统；分析；测量；谐波；危害；滤波器一、配电系统谐波产生原因及谐波源种类1.供电系统的基波频率定为工频（50Hz）。谐波频率为基波频率的整数倍的有两种，奇数次的统称为奇次谐波，偶

5、数次的统称为偶次谐波。谐波频率为基波频率非整数倍的称为间谐波或分数谐波（interharmonics）。谐波频率低于基波频率的称为次谐波。2.在民用建筑配电系统中，当理论上电网供电为正弦基波电压，其施加在非线性负荷上时，负荷吸收的电流与施加的波形不同，畸变的电流将在电源系统的阻抗上产生电压降，因而产生畸变电压。而畸变电压将对所有用电负荷（线性和非线性）产生影响，产生更多的畸变电流。事实上电网供电电源往往含有一定比例的畸变电压，因此上述情况有可能更为严重。当电网电压含有谐波电压时，在异步电动机转子中感应出

6、谐波电流，而异步电动机转子的异步转速又反过来在定子中产生频率低于电网谐波电压的次谐波及间谐波。在配电系统中，某种比例电抗率的电容器组或系统自身电抗与电容比率适合时，将会对某种特定次数的谐波电流产生谐振放大，有时可达谐波源电流的10倍以上。3.民用建筑中谐波源有以下两类1)含有半导体非线性元件的谐波源UPS电源、直流屏、变频调速器、软起动器、气体放电灯、电子镇流器、家用电器及办公电器的直流电源、可控硅调光器、交流调压器等电力电子装置。以上这些设备产生的谐波电流取决于它本身的特性和工作状况及加给它的电压，而

7、与电力系统的参数关系不大，可以被看作是谐波恒流源。它们所产生的谐波电流主要为奇次谐波，也是民用建筑配电系统中主要的谐波源。2)含有电弧和铁磁非线性设备的谐波源交流电动机、变压器、特种光源、断路器和熔断器动作电弧等，一般情况下同步电机所产生的奇次谐波与异步电机所产生的间谐波和次谐波并不严重，可以忽略。变压器所产生的谐波电流大小与其铁芯饱和程度有关。正常运行时，电压为额定值，铁芯工作在轻度饱和的范围，此时它基本上是线性电路。在一些特殊情况下：如建筑物刚投入使用或夜间轻载运行，变压器运行电压偏高；变压器投切操

8、作；负载剧烈变化；外网电压波动；变压器在高过载情况下造成励磁电流过大；严重三相不平衡导致直流分量增大；太阳耀斑爆发引起的地磁暴在电网中产生的感应电流等，此时铁芯饱和程度变深，谐波电流含量增大，主要为三次谐波。二、谐波分析基本原理1.谐波分析最常采用的方法是傅立叶级数展开法，或称频域分析。电压为正弦波时，其瞬时值可以表示为：式中：U——电压有效值或称方均根值      ——初相角        ——角频率f——频率T——周期对于非正弦畸变波形