北京諧波治理 上海諧波治理 濟南諧波治理 合肥諧波治理 深圳諧波治理 鄭州諧波治理 廣州諧波治理 沈陽諧波治理 天津諧波治理

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一、諧波的產生及危害
電力諧波對電力網（包括用戶）危害是十分嚴重的，它是一種電力汙染，一種人們看不見、嗅不到、摸不著的汙染。所以往往不被人們注意。對於電力係統，諧波是個很要命的問題！
1、諧波的危害的產生主要表現在:
當電網中的電壓或電流波形非理想的正弦波時，即說明其中含有頻率高於50Hz的電壓或電流成分，我們將頻率高於50Hz的電流或電壓成分稱之為諧波。
當諧波頻率為工頻頻率的整數倍時，我們將其稱之為整數次諧波，這類諧波通常用次數來表示。例如：將頻率為工頻頻率5倍（250Hz）的諧波稱之為5次諧波，將頻率為工頻頻率7倍（350Hz）的諧波稱之為7次諧波，依此類推。
當諧波頻率不是工頻頻率的整數倍時，我們將其稱之為分數諧波。這類諧波通常直接使用諧波頻率來表示。例如：頻率為1627Hz的諧波。
2、諧波產生的原因多種多樣。比較常見的有兩類:
類是由於非線性負荷而產生諧波，例如可控矽整流器、開關電源等，這一類負荷產生的諧波頻率均為工頻頻率的整數倍。例如三相六脈波整流器所產生的主要是5次和7次諧波，而三相12脈波整流器所產生的主要是11次和13次諧波。
**類是由於逆變負荷而產生諧波，例如中頻爐、變頻器，這一類負荷不僅產生整數次諧波，還產生頻率為逆變頻率2倍的分數諧波。
例如：使用三相六脈波整流器而工作頻率為820Hz的中頻爐則不僅產生5次和7次諧波，還產生頻率為1640Hz的分數諧波。
諧波在電網誕生的同時就是存在的，因為發電機和變壓器都會產生少量的諧波。但是由於產生大量諧波的用電設備不斷增加，並且電網中大量使用的並聯電容器所造成的諧波放大，使得諧波的影響越來越嚴重，從而逐漸引起人們的重視。
當電網中的諧波電流較大，以至於電壓波形也產生畸變時，我們將其稱之為電網被汙染。電網的汙染程度用電壓波形畸變率來表示，簡稱THDu。按照國家標準GB/T14549-93《電能質量公用電網諧波》的規定：10KV電網的THDu應小於4%，400V電網的THDu應小於5%。
諧波與無功電流不同。無功電流隻影響電網的電壓，並增加供電係統的銅損，通常不會影響用戶，也不會影響計量精度。而諧波的影響可以用“無孔不入”來形容。在電網被汙染的情況下，所有電網中的設備與負荷均會受到影響。諧波與無功還有一點不同：無功電流在冇有補償的情況下會一直傳送到發電機，而諧波電流通常全部被電網中的設備與負荷吸收掉。
3、諧波造成的危害大致列舉如下:
①.由於諧波的頻率較高，使導線的集膚效應加重，因此銅損急劇增加。同時變壓器鐵心由於不能適應急劇變化的磁通而導致鐵損急劇增加。
②.諧波會影響表計的計量精度。從原理上進行分析：諧波源將其吸收的一部分電網電能轉變為諧波發送到電網中去，因此電能表會將諧波能量當作發電來進行計算，從而導致計量誤差。對於機械式電能表還會由於高頻率諧波所產生的高頻渦流阻力而變慢。因為在高次諧波嚴重的情況下（例如中頻爐）會嚴重影響電能表的計量精度，導致莫名其妙的丟電現象。
③.精密電子設備（包括電子式電能表）會被嚴重乾擾，導致不能正常工作，甚至燒毀。
④.所有接於電網中的設備的損耗都會增加，溫升增加。含有電容器的設備受影響*為嚴重，甚至可能導致設備損壞以及電容器爆炸等事故.
⑤. 電機類負荷由於諧波的逆序作用而導致輸出扭矩下降。
⑥. 繼電保護機構可能會由於諧波而產生誤動或拒動故障。
當電網的諧波汙染程度小於國家標準的規定時，通常不會對係統造成影響。隨著汙染程度的增加，諧波的影響就逐漸顯現出來。在諧波嚴重超標的情況下，如果不進行諧波治理，往往會產生很嚴重的後果。諧波源的特性非常複雜，因為諧波的產生不僅僅取決於產生諧波的負荷本身，還與電網的短路容量、電網的組成形勢以及電網中的其他負荷的性質有關。因此濾波器無法做成定型產品，必須通過對諧波源現場情況的測試，然後根據現場測試結果進行專門設計。
二、諧波治理後帶來的好處
1.安裝諧波治理裝置後，有效的降低了諧波電流，增加了變壓器的有效容量，可增加相應的帶載能力，減少擴容所需的投資。
2.安裝諧波治理裝置後，可有效的降低變壓器的損耗，提高變壓器的**運行係數，保證對諧波敏感的保護裝置和器件不發生誤動作。起到節能降耗的目的。
3.節電率達10%～30%，諧波濾除率為70%～80%減小集膚效應，熱損、銅損、鐵損、磁損、噪音大為下降，符合國家對能源節約和降耗的指示和可持續發展的要求。
4.有效抑製諧波電流，10KV側滿足國標GB/T14549-93優化供電質量，避免因諧波造成的交流電波形畸變而造成電網計量具不準而被當地供電部門罰款。
一、無功功率的影響：
1、設備及線路損耗增大。無功功率的增加使總電流增大，使設備及線路損耗增加，用電量增加是顯而易見的。
2、增大設備容量。無功功率的增加會導致電流和視在功率的增大，從而使發電機、變壓器、用電設備的容量和導線容量增加，同時，電力用戶的起動及控製設備、測量儀表尺寸和規格也加大，增加了基建的投入。
3、線路的電壓降增大，如果是衝擊性無功功率負載，還會使電壓產生劇烈波動，使供電質量降低，影響其它設備的正常運行。
二、諧波的危害：
1、諧波使公用電網係統下設備元件產生了附加諧波損耗，降低了發電，輸電及用電設備的效率（導致用電量大增加），大量的3次以上的諧波流過中性線路時，會使線路過熱損壞甚至發生火災。
2、諧波影響各種電氣設備的正常工作，諧波對電機的影響除了引起附加損耗外，還會引起機械振動、噪聲增加和過電壓；使變壓器局部，電容器、電纜等設備發熱。加速設備絕緣老化、減少使用壽命以至設備損壞報廢。
3、諧波的發生還會引起公用電網中局部的並聯諧振或串聯諧振，從而進一步引起諧波放大，使上述的危害大大增加。甚至還會引起嚴重電力事故。
4、諧波還會影響電氣線路中的保護元件，繼電器、自動係統裝置的誤操作，電氣測量儀表不準確等等。
5、諧波在注入電網係統後會對鄰近的通信信號產生乾擾，影響一定範圍的通話質量。觸發電話鈴響，甚至在極端情況下，威脅通信設備和人員的**。
綜上所述。無功功率增大和諧波放大對供電部門和用戶自身都造成極大的危害和損失，國家對諧波的治理製定了相應的控製標準《電能質量－公用電網諧波》(GB/T14549－93)，隻有在國家允許的諧波含有量下供電部門才能對其正常供電。諧波含量超過國家標準所允許值的用電戶，供電部門對其采取經濟罰款和停止供電等措施。
針對冶煉行業的實際問題，一些冶煉廠家的基本目的是提高係統的功率因數采用安裝無功補償屏方法，通過對無功功率的調整，使用補償電容器對其進行補償以達到功率因數。無功補償屏是結構簡單、經濟優惠的特點，但本身存在較嚴重的缺陷：
1、產生的諧波電流直接疊加在電容器的基波電流上，使電容器電流有效值變大，本身的溫升增高，甚至引起過熱，而對電容器燒毀。
2、產生的諧波電壓直接疊加在電容器的基波電壓上，使電容器電壓峰值大大增加，諧波還使電容器在運行中發生的局部放電不能完成，這往往是使電容器*易損壞的主要原因。
3、因為使用的電容器中有可能與係統中發生諧振將諧波放大，這也是*大的危害，不僅對電容器本身造成損壞，嚴重時候還可能危及電網中的各類電氣設備、破環電網的正常使用。
直接采用電容補償的方法確實可以提高功率因數，減少無功損耗的優點，但對諧波治理卻冇有起到更好的作用，甚至有時與電網諧振點發生諧振而產生諧波放大（導致用電量大大增加）。在這樣的基礎下我公司研究開發出的消諧濾波補償裝置彌補了電容器補償屏的不足，且結構簡單、經濟高效。
消諧濾波補償裝置主要是由單調濾波器對諧波的抑製，而一個單調濾波器是由電容器、電抗器和電阻器等組成。電抗器的電感值選擇與電容器在某次諧波頻率上產生串聯諧振，形成低阻抗電路，該諧波電流大部份流入濾波器。對於基波頻率，濾波器仍同電容器一樣向係統提供功率因數補償，這也是一個傳統意義的電容器組。綜上所述，供電係統接入消諧濾波補償裝置後可以做到一舉三得。
1、濾除係統高次諧波，減少由諧波所產生的一切噪聲乾擾和設備線路損耗，節省電能10%~30%左右。
2、同時對功率因數進行補償，使功率因數達到理想要求0.95以上（cosφ≥0.95）
3、安裝消諧濾波補償裝置不僅同時起到濾除高次諧波、提高功率因數。而且消諧濾波裝置的增加投入維護也很少，這樣既節約成本又減少耗電能。
三、消諧濾波補償裝置的經濟分析：
以負載為500KW的鑄鋼車間為例，冇有安裝補償屏或消諧濾波補償裝置的鑄鋼車間一般功率因數都在(cosφ=0.6~0.7)之間，按負載率運行90%計算。
有功功率P=500×90%=450KW
視在功率S=640KVA
每月計算設備運行22天，每天工作12小時。
每月設備的耗電能：640×22×12=168960（度）
每月交納的電費費用：以現在每度電費價格為0.6 元計算。168960×0.6=101,376（元）
根據水電部和國家物價局頒布《功率因數調整電費辦法》規定；按0.9為標準的功率因數調整電費標準規定功率因數為(cosφ=0.7)時月電費追加10%，功率因數為（cosφ≥0.95）時月電費下調0.75%。
實際功率因數為(cosφ=0.7)時500KW設備實際所交納電費費用為：
101376＋101376×10%=111,513.6元。
投入濾波補償裝置後把鑄造車間的功率因數補償到0.95以上（cosφ≥0.95），同時也對係統針對性的3、5、7、11、13次等各次諧波抑製到國家標準諧波GB/T14549-93《電能質量、公用電網諧波》所規定的諧波量值以下，達到電力部門諧波管理的驗收標準。避免供電部門對因用戶注入公用電網的諧波量不合格而限製用電、斷電的可能，減少由限製用電、斷電而避免的不必要經濟損失。
安裝消諧濾波補償裝置不僅濾除諧波，還能對其功率因數進行補償在功率因數補償上後還能節約一塊電能損耗的經濟費用，還是以負載為500KW的鑄鋼車間為例把功率因數提高到(cosφ=0.95)為標準，節約的電能損耗費用如下：
有功功率P=450KW
無功功率Q=148Kvar
視在功率S=475KVA
每月計算設備運行22天，每天工作12小時。
每月設備的耗電能：475×22×12=125400（度）
每月交納的電費費用：以現在每度電費價格為0.6元計算。125400×0.6=75,240（元）
根據水電部和國家物價局頒布《功率因數調整電費辦法》規定；按0.9為標準的功率因數調整電費標準規定功率因數為(cosφ=0.7)時月電費追加10%，功率因數為（cosφ≥0.95）時月電費下調0.75%。
實際功率因數為(cosφ=0.95)時500KW設備實際所交納電費費用為：
75240-75240×0.75%=74,675.7
所以安裝了一套消諧濾波裝置這500KW的鑄鋼車間每月能節省電費支出：
111,513.6－74,675.7=36,837.9（元）
如果500KW負載無功補償屏一套設備售價要7萬元左右，而消諧濾波裝置一套設備售價隻需10萬元左右，正常情況下半年就可以返回設備成本。本設備免維護強，投入運行後維護費用基本是零支出。設備使用壽命長，正常運行下設備壽命達20年。
而使用無功補償屏雖然能達到國家功率因數標準，但諧波造成的損耗無法降低，還是會造成一定的經濟損失。
實踐證明，使用消諧濾波補償裝置比使用無功補償屏節約電能20%，減少電費費用。
四、商業區、商場、寫字樓、辦公樓等設施的諧波危害同樣巨大，主要產生諧波的設備和裝置有：
1.整流器和整流設備；
2. 影視設備： TV、TV監視器等；
3. 計算機；
4. 複印機： 含圖象複印機；
5. 打印機；
6. 傳真機；
7. UPS電源係統；
8. 電子控製照明裝置（如調光、電子熒火燈鎮流器等）；
9. 電梯；
10.空調（尤其是變頻調速裝置）；
11.焊機設備；
12.微波爐；
13.開關模式電源（SMPS）；
14.磁性鐵芯設備；
計算機產生以3次、5次和7次諧波為主的諧波，而筆記本便攜式計算機則產生的諧波頻譜更加廣泛。
複印機產生以3、5、7、9、11、13次諧波為主的諧波。
可變頻驅動裝置則產生以5、7次諧波*為明顯。
三相供電有六個脈衝橋式可控矽整流器的UPS電源，則冇有3次諧波，而5、7次諧波則*為顯著。三相供電有十二個脈衝可控矽整流器時，那麼11、13次諧波則*為顯著。而單相供電的UPS電源則以3次諧波為主。
諧波的危害與影響
1 造成電網電壓的嚴重畸變（用電量大大增加）；
2電纜電線過熱，絕緣老化加速，易損壞並導致線間短路和接地故障引起電氣火災和人身電擊事故；
3 變壓器和馬達的過熱，損壞甚至於燒毀；
4 補償功率因數的電容器過熱，易損壞，壽命短；
5 供電係統損耗增加；
6 係統的功率因數降低；
7 斷路器及漏電保護裝置、接觸器、熱繼電器等電氣保護元件過熱，失靈，誤動作，接地保護裝置功能失常；
8 中性線過負荷、發熱，甚至於燒毀、著火；
9 過零噪音；
10 集膚效應顯著；
11計算機死機，鎖住；
12浪費係統容量，降低保護功能；
13通訊與影像設備失誤；
14給供電係統帶來難題；
15對多租戶大型商用辦公大樓配電係統的諧波治理問題糾紛越來越突出。（其原因有二：其一，辦公設備效率，節能以及調速驅動（ASD），高效熒光照明和電子設備等，引起係統的諧波畸變水平不斷升高；其二，由於這種係統的多用戶特點和諧波源的小功率，分散性特征帶來責任區分上的困難，因此，當諧波問題發生時，容易引起供用電各方之間的糾紛）；
16醫療設備誤動作，帶來醫療事故，甚至於電源係統遭到破壞；
17機場難以正常運行，國防設施受到影響；
18金融、證券交易中心，電源誤動作，失靈，停電，將會造成重大經濟損失；
19地鐵、輕軌、電氣機車、停電、停運造成交通事故。
從國外的電能質量分析比如英國電源質量問題出現的頻率統計：
方 麵 諧 波 對地泄漏電流 電 壓 擾動
發生頻率 高 中 低 高 中 低 高 中 低
商 業 的71% 20% 9% 20% 31% 49% 51% 27% 22%
公共事業的60% 20% 20% 31% 31% 39% 31% 49% 20%
60% 31% 9% 40% 31% 29% 40% 31% 29%
高：一年造成的停機事故在12次以上；
中：一年造成的停機事故在2-12次之間；
低：一年造成的停機事故在1次以下；
從表中可以看出諧波造成停機事故頻率很高，在所有三個方麵每年事故的報告在12次以上的均在60%以上，而每年至少1次事故的報告為80%以上。