近年來，隨著電力電子技術的不斷發展，各類電力電子設備在工業、民用建築、能源系統和電氣化交通等領域的應用日益廣泛，電網諧波問題越來越為人們所重視。各國對電網質量的評價不再僅限於頻率和電壓的穩定程度，對諧波也相應制定了國際和國家標準加以限制。據有關資料統計，在各行業產生的諧波量中來自民用建築的約占40.6%。為了對民用建築配電系統諧波汙染及其抑制方法有更深的了解，本刊記者特別采訪了北京市建築設計研究院副總工程師姚赤飆先生。把握方向 深入研究記 者：姚總，您好！感謝您在百忙之中接受《電氣應用》的采訪。請您介紹壹下目前國際和國內對諧波問題主要的研究方向是什麽？姚赤飆：國際和國內對諧波問題的研究方向主要在以下幾個方面：1) 對換流器諧波源進行廣泛深入的研究。2) 在測量技術上提出了在不同諧波情況下提高諧波測量精度的方法；研制了多通道諧波分析儀和電能質量測量儀器。3) 在分析和計量技術方面，分析電網參數變化、模型與元件參數的精度對諧波計算的影響，針對非穩態波形畸變尋求新的數學方法。4) 在濾波技術上，提出了時域/頻域相結合的參數設計和修正方法；提出了無源與有源混合電路結構，研制具有綜合性能的新型電力線路調節器。記 者：根據日本電氣協會發表的壹項關於諧波源的調查報告，最大諧波源來自整流器的用戶占全部用戶的90%，而在各行業產生的諧波量分布中，由民用建築產生的諧波量占總數的40.6%。那麽，民用建築配電系統諧波產生的原因及諧波源種類有哪些？姚赤飆：在民用建築配電系統中，當理論上電網供電為正弦基波電壓，其施加在非線性負荷上時，負荷吸收的電流與施加的波形不同，畸變的電流將在電源系統的阻抗上產生電壓降，因而產生畸變電壓。而畸變電壓將對所有用電負荷（線性和非線性）產生影響，將產生更多的畸變電流。事實上電網供電電源往往含有壹定比例的畸變電壓，因此上述情況有可能更為嚴重。當電網電壓含有諧波電壓時，在異步電動機轉子中感應出諧波電流，而異步電動機轉子的異步轉速又反過來在定子中產生頻率低於電網諧波電壓的次諧波及間諧波。在配電系統中，某種比例電抗率的電容器組或系統自身電抗與電容比率適合時，將會對某種特定次數的諧波電流產生諧振放大，有時可達諧波源電流的10倍以上。民用建築中諧波源分為以下兩類：1) 含有半導體非線性元件的諧波源UPS電源、直流屏、變頻調速器、軟起動器、氣體放電燈、電子鎮流器、家用電器及辦公電器的直流電源、晶閘管調光器和交流調壓器等電力電子裝置。這些設備產生的諧波電流取決於它本身的特性和工作狀況及加給它的電壓，而與電力系統的參數關系不大，可以被看作是諧波恒流源。它們所產生的諧波電流主要為奇次諧波，也是民用建築配電系統中主要的諧波源。2) 含有電弧和鐵磁非線性設備的諧波源交流電動機、變壓器、特種光源、斷路器和熔斷器動作電弧等，壹般情況下同步電動機所產生的奇次諧波與異步電動機所產生的間諧波和次諧波並不嚴重，可以忽略。變壓器所產生的諧波電流大小與其鐵心飽和程度有關。正常運行時，電壓為額定值，鐵心工作在輕度飽和的範圍，此時它基本上是線性電路。在壹些特殊情況下，如建築物剛投入使用或夜間輕載運行，變壓器運行電壓偏高，變壓器投切操作，負載劇烈變化，外網電壓波動，變壓器在高過載情況下造成勵磁電流過大，嚴重三相不平衡導致直流分量增大和太陽耀斑爆發引起的地磁暴在電網中產生的感應電流等，此時鐵心飽和程度變深，諧波電流含量增大，主要為3次諧波。合理選用 實測分析記 者：在民用建築配電系統中，盡管可以采用D/Y型變壓器限制部分3次諧波返回電網，但主要抑制諧波的方法是采用濾波器。請您對諧波抑制的方式作下介紹。姚赤飆：諧波抑制的方式主要有以下幾種：(1) 無源濾波器傳統的LC 濾波器是由電容器、電抗器和電阻器適當組合而成，分為單調諧濾波器、雙調諧濾波器和高通濾波器（減幅濾波器）等幾種。單調諧濾波器僅針對某壹特定設計頻率，例如3次、5次和7次等；雙調諧濾波器相當於兩個並聯的單調諧濾波器，能夠同時吸收兩種頻率的諧波；高通濾波器（也稱減幅濾波器）又可分為壹階、二階、三階和C型。它是在某壹很寬的頻率範圍內呈現壹個很低的阻抗，形成對某次頻率以上所有諧波的低阻抗通路。實際應用中常用幾組針對不同頻率的單調諧濾波器和壹組二階高通濾波器來組成濾波裝置。因LC濾波器中含有壹定量的電容，可以起到壹定的改善功率因數的效果，但壹般均遠遠低於所需補償值。此時宜單獨安裝帶串聯電抗器的並聯電容器組，不宜盲目加大濾波器容量，這樣在分步投切電容器組時，對濾波效果的影響較小。LC濾波器壹般采用與諧振源並聯方式接入配電系統，三相連接可接成Y型或D型。但3次諧波濾波器有壹點特殊，因為3次諧波主要為零序諧波，大部分流經N線，因此有些3次諧波濾波器采用在N線上串接的方式。如ABB公司的THF，其工作原理與並聯型LC濾波器的相反，是在150 Hz的諧振頻率產生高阻抗，而對非150 Hz的其他頻率電流阻抗很小，其結果是大部分3次諧波電流被阻斷。此外，還有壹類自動調諧式單調諧濾波器，通過壹套測量控制裝置，在壹定範圍內改變電感或電容參數，以保證LC濾波器諧振於實際頻率上。(2) 有源電力濾波裝置（APF）有源電力濾波器的基本原理是檢測補償對象的電壓和電流，經運算電路計算得出補償電流的指令信號，經放大輸出的補償電流與負載中要補償的諧波電流相抵消，即補償電流與諧波電流頻率幅值相等，而相位相差180°，最終得到期望的電源電流。實際應用中，多數有源濾波器均采用並聯安裝方式，串聯型有源濾波器單獨使用很少，還缺乏深入的研究。串聯型有源濾波器與並聯型有源濾波器相比，前者作為電壓源工作，有源裝置容量小，運行效率高，適合抵消具有電壓源性質的諧波源之電壓汙染，缺點是投切及故障保護較困難，無法進行無功功率動態補償；後者作為電流源工作，技術成熟，補償特性不受電網阻抗的影響，適合抵消具有電流源性質的諧波源之電流汙染，缺點是運行效率較低，造價較高。(3) 混合型濾波器為了解決無源濾波器和有源濾波器各自存在的缺點，構成比較理想的諧波補償系統，將無源濾波器和有源濾波器混合應用——混合型濾波器，是壹種比較理想的方法。並聯型有源電力濾波器與無源LC濾波器混合使用方式分為兩種：1) 壹種是有源電力濾波器與無源LC並聯，兩者***同承擔諧波補償任務，LC 濾波器為高通濾波器，主要補償高次諧波，從而使有源電力濾波器中的開關元件的頻率要求有所降低，以降低有源電力濾波器的成本。也有采用多組LC濾波器承擔大部分抑制諧波任務，有源電力濾波器僅起改善系統性能的作用，從而大大降低了有源電力濾波器容量，這是最常見的使用方法。2) 另壹種為有源電力濾波器與LC濾波器串聯。此方法中，無源LC濾波器承擔絕大部分抑制諧波任務，有源電力濾波器通過單相變壓器接入LC回路中，起到改善調節無源LC濾波器濾波特性的作用，相當於自動調諧式無源濾波器。此時有源電力濾波器不承受交流電源的基波電壓，因此容量較小。串聯型有源電力濾波器與無源LC濾波器並聯使用，其特點與上述的2) 點類似。串聯型有源電力濾波器通過三只單相變壓器串聯在電源和無源LC濾波器之間。對於流過系統中諧波電流，串聯型有源電力濾波器表現為純阻抗，對於流過系統的基波電流，其表現為零阻抗。因此串聯型有源電力濾波器起到了諧波隔離器的作用，阻止諧波電流流入電網，迫使流入無源LC濾波器，這樣，消除電網與LC濾波器之間可能產生的諧振。當系統電壓畸變不嚴重時，串聯型有源電力濾波器容量較小，可起到降低造價的作用。
更多關於工程/服務/采購類的標書代寫制作，提升中標率，您可以點擊底部官網客服免費咨詢：/#/?source=bdzd