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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高校谐波源设备的谐波测试分析及治理方案刘静 安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定 20220）摘要： 在高校试验教案过程中所使用的科学仪器包含大量谐波源设备,针对理工科类院校 的谐波源测试情形,详细分析高校电力系统的谐波特性并预估谐波所造成的的影响,提出 谐波治理方案,方案采纳安科瑞电气股份有限公司的有源电力滤波器产品,为高校的建筑 电气设计供应优化方案和参考依据；关键词： 高校；谐波；有源电力滤波器；建筑电气1 前言 在现代社会中由于越来越多的非线性负载设备接入电网,向电网注入大量的谐波电 流,使得公共接入点的电压畸变,导致电网的电流畸变,电能
2、质量恶化；谐波的存在必定 会使变压器的损耗增加,也会造成无功补偿的电容器谐振、干扰敏锐的电子设备、引起电 动机震惊和继电器误动作；现在谐波造成的危害开头逐步被人们重视,并且期望通过实行 相应的措施来治理电网中的谐波 1-2 ；在治理谐波时,必需确定谐波源的存在以及分析其谐波特性,这是实行正确治理方案 的关键；典型的非线性负载等常见谐波源的特性已经为人们所熟识,并能进行针对性的抑 制和治理；但是在高校的试验楼、教案楼电网系统中显现的谐波情形比较特别,例如许多 在通常的民用建筑内较少遇到的谐波源设备和大量的敏锐设备需要“ 洁净”不能包含谐波）的电网环境以保证系统的正常运行3-4；针对上述缘由,本文
3、通过对某理工科高校的几类典型的试验室设备谐波特性进行分析,给出谐波治理方案以及相关的治理谐波的产品 ,本文采纳安科瑞电气股份有限公司所生产的型号为 器来治理某高校的谐波负载；2 典型的试验室设备谐波特性ANAPF50-400/B 三相四线制有源电力滤波某理工科高校试验室包括自动化系的嵌入式系统试验室、工程物理系的加速器试验室、生物医学系的核磁共振谱仪试验室和材料系的烧结试验室5；下面图1、图 2、图 3、图 4 分别列出了各个试验室的典型谐波波形；依据这四个典型的谐波波形可以知道：一、在嵌入式系统试验室中,三相的电流波形为整流电路特点,电容充电过程才有电 流,有明显的畸变；通过 FFT 可以看
4、出 3 次、 5 次和 7 次谐波的 THDi 含量都很高；其中 3 次谐波畸变率 78%,5 次为 49%,7 次为 28%,总谐波畸变率高达 95.6%,但试验室消耗的 功率较低,最高的 B 相电流为 16A ,考虑到建筑的供电变压器容量较大,系统阻抗较小,所以电压畸变率较低,并未超过标准限值；另一个需要留意的现象是中性线电流,当仅存 在基波电流时,在中性线上会流过三相不平稳电流,各相基波电流相互抵消后的数值确定小于最大相的单相基波电流；但是3 次谐波是零序谐波,导致谐波电流在中性线叠加,以电流畸变率78%为参考,中性线上的电流是相线电流的2 倍以上,鉴于进线断路器为三极断路器,不检测中性
5、线电流,即使中性线电流超过导体答应载流量,断路器也不会动作,这可能造成中性线超温、绝缘老化,发生接地故障,导致中断供电甚至发生电气火灾；二、在加速器试验室中,电流 C 相的峰值系数 CF）为 4.74；而且半波不对称会导致显现偶次谐波和直流重量；从电流的 FFT 可以看出 3 次谐波畸变率 59.5%,5 次为 53%,7次为 47.1%,总谐波畸变率高达99.2%；加速器的谐波含量较大,需要对其进行治理,可采纳安科瑞电气的有源滤波器排除谐波干扰；三、在核磁共振谱仪试验室中,从电流波形可以知道设备仅接在 A 相,电流波形出现出磁饱和的非线性特性,通过对电流波形的 FFT 分析可以知道包含 3
6、次和 5 次谐波； 3 次谐波畸变率 30.8%,5 次为 11.4%,7 次仅 2.7%,总谐波率为 33.3%,需要对谐波进行治1 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 理；四、在烧结炉试验室中,电网系统中包含偶次谐波和直流重量,从电流的 FFT 可以知道电流存在 5 次谐波和少量偶次谐波,3 次谐波畸变率 7.6%,5 次为 20.9%,7 次仅 3.2%,总谐波畸变率为 28.1%,系统的总谐波电流 13A ,但是系统的无功功率较大,导致系统功率因数为 0.33,此时需要补偿无功部分；图 1 嵌入式系统试
7、验室谐波测试结果图 2 加速器试验室电流谐波图 3 核磁共振谱仪谐波2 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4 烧结试验室谐波针对上述高校试验室的典型谐波特点可以总结出需要的有源滤波器的产品具有治理谐波、补偿无功、调整三相不平稳的功能；依据市场上的APF 产品,安科瑞电气股份有限公司所生产的 APF 产品具有上述三项功能,可以完善的解决上述谐波、无功和三相不平稳的问题；3 高校试验室谐波治理方案采纳安科瑞公司型号为ANAPF50-400/B的三相四线制有源电力滤波器,使用就地治理的方法在每个试验室的配电柜处
8、并入 采样,方法为采何处补何处；ANAPF ,如图 5 所示对每个试验室的馈线处进行电流图 5 安科瑞的 ANAPF 就地补偿方案下面给出安科瑞所生产的 ANAPF有源电力滤波器）的主要技术指标以及 ANAPF 有源滤波器报价及主要元件清单如表 1、表 2 所示；3 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 1 安科瑞 ANAPF W D H 重量 kg 三相三线或三相四线 3 380V 10% 50Hz 2% 40ms 10kHz 只补偿谐波、只补偿无功、既补偿谐波又补偿无功 2-21 次 直流过压、 IGBT
9、 过流、装置过温 强制风冷 65db -10 +4585%RH 不凝聚 室内安装1000m更高海拔需降容使用）下进下出 DG-50 1 5 有源电流互感器LT108-S7 3 6 滤波器DL-1TH1 2 7 断路器NSE100N4063 1 8 接触器LC1D65 M7C 1 9 微型断路器NDM1-63C32 1 10 中间继电器MY4NAC 2 11 R 型变压器R320-0.38/0.22 1 12 谐波检测仪ACR350EGH 1 13 电线16mm2如干14 电线4mm2如干该高校使用安科瑞的ANAPF50-400/B的三相四线制有源电力滤波器就地治理了烧牢固验室后,得到如图6 所
10、示完善的正弦波,ABC 三相 THDi 含量分别为2.9%、 2.8%、3.4%表明治理成效抱负；图 6 烧结试验室治理后的电流波形4 终止语本文通过波形和畸变率等参数分析了高校试验室电力系统显现谐波电流的缘由及谐波特点,给出了治理谐波的治理方案；虽然高校试验设备多样,谐波产生和变化有很大的随机性和复杂性,但是通过分析其负载特性,仍是可以粗略判定其谐波类型,然后结合测试得到的频谱数据对谐波进行精确分析,给出相应的治理措施；实际对烧结试验室采纳安科瑞的 ANAPF 后说明治理谐波成效抱负,解决了谐波问题；参考文献1 建设部工程质量安全监督与行业进展司 . 全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇电
11、气M. 中国方案出版社,2007. 2 中华人民共和国住房和城乡建设部 . 训练建筑电气设计规范 报审稿 S.2022. 5 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 陈众励 .上海光源工程谐波质量技术讨论J.建筑电气, 20221 :3-11. 4 相城江 .调谐滤波器装置的应用 J.智能建筑电气技术,20223:80-83. 4 王磊,潘敏 .高校试验设备的谐波测试分析 J.智能建筑电气技术,20224:16-19. 作者简介：刘静,女,本科,安科瑞电气股份有限公司,主要讨论方向为电力电子及谐波治理；Email: 28801578696 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页