【導(dǎo)讀】蕆衿袀荿蒆羈膅芅蒅蟻羈膁蒄螃膄葿羆羋荿螈羅羈薅蚄羄肀莇薀羄芃薃薆羃蒞蒆襖肄艿螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿罿蒂蒈肈肁芅螇肈膃蒁蚃肇莆芃蠆肆肅蕿薅肅膈莂襖肄芀薇螀肅莂莀蚆膂肂薅薁蝿膄莈蕆螈芇薄袆螇肆莇螂螆膈螞蚈螆芁蒅薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅袂芇蒁薁袁羇芄蕆袀腿蒀裊袀節(jié)莃螁衿莄薈蚇袈肄莁薃袇膆薆葿羆羋荿螈羅羈薅蚄羄肀莇薀羄芃薃薆羃蒞蒆襖肄艿螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿罿蒂蒈肈肁芅螇肈膃蒁蚃肇莆芃蠆肆肅蕿薅肅膈莂襖肄芀薇螀肅莂莀蚆膂肂薅薁蝿膄莈蕆螈芇薄袆螇肆莇螂螆膈螞蚈螆芁蒅薄螅莃羋袃螄肅蒃蝿螃膅芆蚅袂芇蒁薁袁羇

　　

【正文】 能質(zhì)量降低； 諧波造成的損失：⑴ 由于諧波是以發(fā)熱的形式被用電設(shè)備消耗掉，所以，諧波會(huì)造成配電系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，增加無功電能的損耗。⑵ 諧波發(fā)熱和產(chǎn)生的力矩造成用電設(shè)備的壽命縮短、旋轉(zhuǎn)設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）迅速機(jī)械疲勞而損壞，增加設(shè)備維護(hù)和修理的人力、物力投入。⑶ 增加用電單位的電費(fèi)支出； 諧波的危害：⑴ 建筑用電中，如前所 述，存在大量的開關(guān)電源類單相負(fù)荷，如個(gè)人電腦、照明燈具、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及儀器儀表等設(shè)備，這些負(fù)荷所產(chǎn)生諧波的特性表現(xiàn)為典型的三次諧波，并匯聚到零線上，因而造成零線過負(fù)荷而發(fā)熱嚴(yán)重，甚至燒斷，使得接入配電系統(tǒng)中的單相用電設(shè)備瞬間過電壓而燒毀，并使得設(shè)備外殼帶電，產(chǎn)生安全隱患。⑵ 諧波經(jīng)電源引入電子設(shè)備，造成精密電子設(shè)備失效，如信號(hào)漂移或采樣錯(cuò)誤、芯片電壓升高燒毀。⑶ 諧波產(chǎn)生的無線電干擾，還會(huì)影響到通訊的正常運(yùn)行。 配電系統(tǒng)存在諧波污染的主要表現(xiàn)：⑴ 變壓器異常，主要表現(xiàn)在：運(yùn)行溫度高、噪聲大、有振動(dòng)； ⑵ 電容器發(fā)熱嚴(yán)重，需要頻繁更換；⑶ 保護(hù)電容器的熔斷器燒斷（非正常熔斷）；⑷ 零排發(fā)熱、燒斷；⑸ 運(yùn)行設(shè)備的估算電流遠(yuǎn)小于從工頻電流表上讀出辦公區(qū)辦公樓項(xiàng)目綜合安裝工程投標(biāo)文件 技術(shù)標(biāo) 44 的電流值。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《 GB/T1454993，電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》中，規(guī)定了配電系統(tǒng)中允許存在的諧波污染水平。 GB/T 1454993，第 4 條，諧波電壓限值 公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值（表 1） 電網(wǎng)標(biāo)稱電壓 kV 電壓總諧波畸變率 % 各次諧波電壓含有率， % 奇次 偶次 6 GB/T 1454993，第 5 條，諧波電流允許值 注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值（表2） 標(biāo)準(zhǔn)電壓 kV 基準(zhǔn)短路容量 MVA 諧波次數(shù)及諧波電流允許值， A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 9.7 18 8.6 16 7.8 8.9 7.1 14 6.5 12 6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 8.5 16 7.1 13 6.1 6.8 5.3 10 4.7 9.0 4.3 4.9 3.9 7.4 3.6 6.8 諧波治理技術(shù) 目前國(guó)際上通用的諧波治理技術(shù)主要包括主動(dòng)的消除式濾波（ Active Harmonics Filtering）和被動(dòng)的吸收式濾波（ Passive Harmonics Filtering）。 主動(dòng)式濾波即有源濾波器，是采用 IGBT 技術(shù)作為開關(guān)元件，通過 DSP（數(shù)字信號(hào)處理）和 PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)，根據(jù)檢測(cè)到的諧波分量，產(chǎn)生一個(gè)幅值相等但移相180 度的反諧波，在諧波源處注入系統(tǒng)，使得系統(tǒng)中的諧波被徹底消除。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是清除諧波效果好，可以濾除系統(tǒng)中 97%以上的諧波電流，且無需對(duì)系統(tǒng)的綜合感抗 /辦公區(qū)辦公樓項(xiàng)目綜合安裝工程投標(biāo)文件 技術(shù)標(biāo) 45 容抗進(jìn)行計(jì)算，可以對(duì)三相電流分別濾除，不存在投入容性負(fù)荷而導(dǎo)致過補(bǔ)和引起電壓波動(dòng)的負(fù)作用，只需根據(jù)系統(tǒng)中的諧波電流值選擇、配置相應(yīng)容量的有源濾波器即可，簡(jiǎn)單方便，但缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴、投資較大。目前該技術(shù)在歐美市場(chǎng)已普遍應(yīng)用。 被動(dòng)式濾波是采用 LC 回路原理，在電容器前端串聯(lián)一個(gè)電抗器，使得該回路感抗和容抗的比值 XL/XC 極小甚至趨近于零，從而使得 LC 回路的諧振頻 率接近或近似等于系統(tǒng)中的諧波頻率，從而吸收諧波電流。 無源濾波又有調(diào)諧的（ Tuned）和非調(diào)諧的或稱為失諧的（ Detuned）兩種濾波技術(shù)，前者根據(jù)系統(tǒng)測(cè)量和計(jì)算結(jié)果，針對(duì)主要的諧波分量，分別設(shè)計(jì)配置相應(yīng)的濾波 LC 回路構(gòu)成濾波系統(tǒng)，其 LC 回路諧振頻率非常接近系統(tǒng)中某次諧波的頻率，例如 5 次濾波回路、 7 次濾波回路、 11 次濾波回路；后者則根據(jù)系統(tǒng)中測(cè)量或預(yù)期諧波情況，針對(duì)最低次諧波，采用諧振頻率低于最低次諧波頻率 10%到 15%的 LC 回路。 調(diào)諧式無源濾波技術(shù)的主要目的為濾波，其濾波效率可以達(dá)到 70%以上，但由于其頻率接近，吸收幾乎全部相應(yīng)頻率的諧波電流，所以配置的電容器容量都很大，最小也在 100kVar，投入時(shí)會(huì)造成電壓波動(dòng)，而且極其容易導(dǎo)致過補(bǔ)，在控制投切的技術(shù)上，要求最低次諧波的濾波回路最先投入而最后切出，否則會(huì)導(dǎo)致低次諧波電流的放大而造成諧振。同時(shí)，調(diào)諧的濾波技術(shù)必須建立在對(duì)系統(tǒng)的精確計(jì)算之上。該技術(shù)的缺點(diǎn)在于計(jì)算和配置復(fù)雜，無法滿足系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化，存在很大的諧振風(fēng)險(xiǎn)。目前該技術(shù)已基本被淘汰。 非調(diào)諧式無源濾波技術(shù)的主要目的是保證補(bǔ)償，避免諧振，其主要關(guān)注的是抑制諧波進(jìn)入電容器造成放大，導(dǎo)致電容器過載或?qū)?致諧振。優(yōu)點(diǎn)是配置簡(jiǎn)單，僅考慮功率因數(shù)和系統(tǒng)中最低次諧波頻率即可，缺點(diǎn)是濾波效果較差，例如針對(duì)主要以五次為主的諧波，當(dāng) LC 回路調(diào)諧頻率在 189Hz 時(shí)，其濾波效果僅為 20%左右，當(dāng)頻率在 204Hz 時(shí)，其濾波效果約為 30%，當(dāng)調(diào)諧頻率提高到 214Hz 時(shí)，濾波效果大約為 50%，但加工 214Hz電抗器對(duì)生產(chǎn)的精度要求極高，且要求配套電容器的過流能力較高，要達(dá)到工頻額定電流的 2 倍，目前歐洲市場(chǎng)僅有個(gè)別廠家生產(chǎn)調(diào)諧頻率為 214Hz（電抗系數(shù) %）的電抗器，其配套電容器不采用過流能力為 倍額定電流的常規(guī)補(bǔ)償電容器 而是采用過流能力為 2 倍額定電流的濾波補(bǔ)償電容器。 由于我國(guó)目前沒有針對(duì)電能質(zhì)量的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， GB/T1454993 為推薦標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定的限制值比較寬泛，所以一般的低壓系統(tǒng)采用非調(diào)諧式濾波補(bǔ)償裝置后，其電能質(zhì)量參數(shù)均可以達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，但非線性負(fù)荷比較集中的系統(tǒng)，其諧波水平仍然超過國(guó)辦公區(qū)辦公樓項(xiàng)目綜合安裝工程投標(biāo)文件 技術(shù)標(biāo) 46 家標(biāo)準(zhǔn)。 諧波污染的治理，主要采取三種方式： 無源濾波器。在諧波情況比較簡(jiǎn)單的配電系統(tǒng)中，結(jié)合功率因數(shù)補(bǔ)償，選用高性能的濾波電容器串聯(lián)高線性度的濾波電抗器，組合成濾波補(bǔ)償系統(tǒng)，在吸收系統(tǒng)中主要的諧波分量的同時(shí)，補(bǔ)償無功功率。 其主要技術(shù)指標(biāo)為：濾波電容器過電流能力 I≥ In（額定電流），濾波電抗器線性度≥ In，電抗系數(shù)為 %（ 3 次諧波分量很小或不存在）或 %（ 3 次諧波分量比例較大或?yàn)橹饕C波分量）。 組合濾波器。針對(duì)諧波情況復(fù)雜、各次諧波均有顯現(xiàn)的配電系統(tǒng)，采用組合系數(shù)的無源濾波器。在補(bǔ)償功率因數(shù)的同時(shí)，抑制三次諧波，吸收五次諧波，降低諧波水平。其主要技術(shù)指標(biāo)為：濾波電容器過電流能力 I≥ In（額定電流），濾波電抗器線性度≥ In，電抗系數(shù)為 % + %。 有源濾波器。 在重要負(fù)荷處，根據(jù)用電設(shè)備對(duì)諧波污染的敏感程度，為達(dá)到最佳的濾波效果，配置動(dòng)態(tài)有源濾波器，充分消除諧波。 綜合技術(shù)、投資、實(shí)施可行性及對(duì)配電系統(tǒng)綜合影響等方面考慮，在西南院大樓配電系統(tǒng)中采用非調(diào)諧無源濾波補(bǔ)償，是經(jīng)濟(jì)、有效和可行的一種治理諧波污染的方案。 第 2節(jié) 本工程配電系統(tǒng)諧波治理方案 西南院大樓配電系統(tǒng)共有 10kV/ 變壓器 4 臺(tái)，其負(fù)荷性質(zhì)根據(jù)變壓器所帶的設(shè)備分為兩大類： 第一類： 1/2干式變壓器（ 2 1600KVA）系統(tǒng) 負(fù)荷為照明、空調(diào)、辦公、機(jī)房、小型風(fēng)機(jī)、水泵等混合性負(fù)荷，其諧波分量主要為 3 次、還有 7 次、和 11 次諧波，其中， 3 次諧波占最大比例，三相不平衡系統(tǒng)中存在大量單相開關(guān)電源類負(fù)荷，其影響主要是零線過電流。 第二類： 3/4干式變壓器（ 2 800KVA）系統(tǒng) 負(fù)荷主要是冷卻泵、冷水機(jī)組、冷凍水泵等較大動(dòng)力設(shè)備用電，采用變頻調(diào)速器控制驅(qū)動(dòng)，是典型的（ 6 脈波）整流類負(fù)荷，其諧波分量主要為 5 次、 7 次、和 11 次諧波，其中， 5 次諧波占最大比例，與工業(yè)企業(yè)諧波特性相仿； 根據(jù)上述負(fù)荷特性，設(shè)計(jì)圖紙方案配置如下： 1變壓器和 2變壓器的補(bǔ)償系統(tǒng)采用濾波補(bǔ)償裝置 第一組配置： 辦公區(qū)辦公樓項(xiàng)目綜合安裝工程投標(biāo)文件 技術(shù)標(biāo) 47 DR 調(diào)諧電抗器： DR50KVAR/135HZ 6 Varplus2 電容器： Varplus2 6 諧振頻率： 135HZ(三次 ) 設(shè)備電抗系數(shù)： % 在運(yùn)行電壓 400V 下，電容器補(bǔ)償容量 Q1= 6 =260KVAR 投切方式：變步長(zhǎng)投切， 6 共 6 步，采用專用控制器實(shí)現(xiàn)電容器組的自動(dòng)循環(huán)投切 第二組配置： DR 調(diào)諧電抗器： DR50KVAR/135HZ 5＋ DR25KVAR/135HZ 1 Varplus2 電容器： Varplus2 5＋ Varplus2 31KVAR/480 1 諧振頻率： 135HZ(三次 ) 設(shè)備電抗系數(shù)： % 在運(yùn)行電壓 400V 下，