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【摘　要】　電力線路的電流、電壓諧波效應(yīng)可以引起自同步拖動(dòng)、計(jì)算機(jī)、電話等異常運(yùn)行。介紹了3種抑制交流電力線路電流、電壓諧波影響的方法。
【關(guān)鍵詞】　電力線路，諧波，濾波器，脈沖系統(tǒng)
0　前　言
　　電力線路的電流、電壓諧波危害，長(zhǎng)期以來一直困擾我們，但引起線路諧波的非線性負(fù)荷設(shè)備卻快速增長(zhǎng)，因而使得如何降低線路的諧波問題確已成為當(dāng)務(wù)之急。所謂非線性負(fù)荷包括交、直流調(diào)速設(shè)備、靜態(tài)不間斷電源(UPS)、照明用鎮(zhèn)流器、整流器、程序控制器、計(jì)算機(jī)及X射線機(jī)等。
電力線路諧波污染可引起諸如系統(tǒng)功率因數(shù)降低、過負(fù)荷、共振、電機(jī)、變壓器及電子設(shè)備故障等。
1　規(guī)定的諧波極限值
　　1992年電力系統(tǒng)對(duì)諧波控制方法及必要條件做了修改，重新規(guī)定了電源線公共耦合點(diǎn)處單獨(dú)的和總的電流、電壓諧波允許的極限值。這一規(guī)定保護(hù)了同一電源線其他用戶以及公用電力設(shè)備。用戶要求電力部門能提供質(zhì)量可靠的電壓，電力部門也要降低電機(jī)、變壓器鐵磁元件引起的高頻電流。另外，電力部門正嘗試減少功率因數(shù)補(bǔ)償電容器的應(yīng)用，因?yàn)椴僮麟娙萜鳟a(chǎn)生的諧波能改變功率的波形。新規(guī)定的電流畸變極限適用于大多數(shù)工業(yè)設(shè)備。
2　抑制諧波的方法
　　為達(dá)到新規(guī)定的電流、電壓畸變極限有如下3種作法可以滿足要求。
2.1　驅(qū)動(dòng)濾波器
圖1為用于各種驅(qū)動(dòng)的專用濾波器，這種濾波既不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，又能抑制和消除靠近電源的有害諧波，且不影響其他設(shè)備的運(yùn)行。

圖1　各種驅(qū)動(dòng)濾波器消除無用的諧波

　　采用一臺(tái)濾波器來降低一組諧波是一種投資較少的作法。這種濾波器裝在公共耦合點(diǎn)處或電廠主變壓器內(nèi)側(cè)。雖然成組濾波器較單臺(tái)濾波投資相對(duì)更少，但成組濾波器內(nèi)各種驅(qū)動(dòng)互相影響。一種驅(qū)動(dòng)所產(chǎn)生的諧波多數(shù)能引起其他拖動(dòng)或電子設(shè)備運(yùn)行異常。
如果既需要裝濾波器，又需要增加功率因數(shù)補(bǔ)償器(考慮電能成本)，兩者同時(shí)應(yīng)用，還是濾波器能確保系統(tǒng)不產(chǎn)生諧振。
這種濾波器配置能減少產(chǎn)生諧波的幾率，從而避免對(duì)其他裝置的影響。替代作法是在公共耦合點(diǎn)裝一臺(tái)濾波器。這種單濾波器作法能避免諧波對(duì)連在同一線路上的其他設(shè)備的影響。

2.2　模擬脈沖系統(tǒng)

采用一半負(fù)荷由接成Δ/Y結(jié)線的變壓器供電，另一半負(fù)荷由接成Δ/Δ結(jié)線變壓器供電，這樣可以產(chǎn)生一種近似12脈沖驅(qū)動(dòng)的混合諧波，具體接線見圖2。
如果使Δ/Y結(jié)線的負(fù)荷總量等于Δ/Δ結(jié)線的負(fù)荷，這種作法能在公共耦合點(diǎn)處較好的減少諧波。采用這種辦法能通過分析系統(tǒng)功率平衡Δ/Y結(jié)線部分和Δ/Δ結(jié)線部分的負(fù)荷。一旦這種作法實(shí)現(xiàn)，可以監(jiān)測(cè)公共耦合點(diǎn)功率，從而限制單獨(dú)的和總的電流、電壓畸變和功率因數(shù)，因?yàn)橹C波和功率因數(shù)是特定設(shè)備瞬間運(yùn)行狀態(tài)的函數(shù)。
如果現(xiàn)有的隔離變壓器一、二次電壓相同，而且二次繞組能改接為Δ結(jié)線并維持正常的電壓輸出，則這種變壓器投資少，見效大。

圖2　模擬12脈沖系統(tǒng)

2.3　專用脈沖系統(tǒng)
對(duì)于較大容量拖動(dòng)狀況(370kW以上)，考慮采用兩個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)組成一套專用的12脈沖系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有均分負(fù)荷能力，并能產(chǎn)生12脈沖驅(qū)動(dòng)，合成諧波相當(dāng)穩(wěn)定。這種方法將降低需過濾的總量和相應(yīng)的投資，這種系統(tǒng)有兩種基本接線組合。
a.兩臺(tái)隔離變壓器各自獨(dú)立，其中一臺(tái)接成Δ/Y結(jié)線；另一臺(tái)接成Δ/Δ結(jié)線�？偟慕泳�見圖3。
b.采用一臺(tái)變壓器，但具有兩個(gè)二次繞組。這種情況，初級(jí)繞組接成Δ結(jié)線，而次級(jí)繞組，一組接成Y形，另一組接成Δ形，具體如圖4所示。
第一種結(jié)線方式用于大功率6脈沖驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生諧波的降低。這種結(jié)線方式中兩臺(tái)變壓器任何一臺(tái)發(fā)生故障，更換比較容易，因?yàn)槎�者都是�?biāo)準(zhǔn)的，型號(hào)相同。但這種系統(tǒng)安裝費(fèi)用較高，因?yàn)樽儔浩鞒跫?jí)需要兩套保護(hù)裝置。另外，諧波的降低發(fā)生在公共耦合點(diǎn)處，這樣由每一6脈沖驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的固有諧波在連到主變壓器的其他負(fù)荷設(shè)備上仍可以見到。

圖3　通用雙變壓器結(jié)線


圖4　圖3的改進(jìn)結(jié)線

　　采用第二種方式(如圖4)代替上面的第一種方式，這種變壓器接線諧波降低發(fā)生在變壓器一次側(cè)。另外安裝費(fèi)用較低，因?yàn)橄祮闻_(tái)變壓器，僅需要一套保護(hù)，然而變壓器有兩個(gè)二次線(一為Δ結(jié)線，另一為Y結(jié)線)，一旦變壓器發(fā)生故障，則檢修和更換就將需要較多時(shí)間。
以上三種辦法各有特點(diǎn)，都具有抑制電力線路諧波危害的功能、具體選擇應(yīng)用時(shí)，則視具體實(shí)際情況而定。