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1、2023/7/7,1,谐波产生的影响,2023/7/7,2,谐波名詞定義,何谓谐波(HARMONIC)?电力系统中除基本波(50/60Hz)外，任一周期性之讯号，皆称为谐波,整数谐波:2nd,3rd,4th,5th 正序谐波:(3n+1)4th,7th,10th.偶次谐波:2nd,4th,6th,8th 负序谐波:(3n-1)2nd,5th,8th.奇次谐波:3rd,5th,7th,11th 零序谐波:(3n)3rd,6th,9th.非整数谐波:2.3th,5.6th 次级谐波:1 之谐波 总谐波电压失真率:V(THD)总谐波电流失真率:I(THD),谐波种类?,2023/7/7,3,铁磁性负
2、载 电弧设备 变压器 电动机 电弧炉 点焊机 电子式电力转换器 1.整流器(Converter)4.切换式电源供应器 2.变流器(Inverter)(Switch Moad Power Supply)3.循环换流器 5.脈波调变驱动裝置(Cycloconverter)(Pulse Width Modulation Driver),谐波产生源,2023/7/7,4,工 厂 整流设备(DC MOTOR)变頻器(INVERTER)恒溫设备(SCR Control)点焊机 电弧炉(ARC FURANCE)变压器大楼、医院 家 庭 电梯 洗衣机 不断电系统(UPS)冷气机 空调主机 照明设备,谐波产生源
3、,2023/7/7,5,6-PULSE CONVTER,谐波产生源示意图,2023/7/7,6,+,6-PULSE INVERTER,谐波产生源示意图,2023/7/7,7,n:谐波次数k:常数 1,2,3,p:pulse数,例:n=1*61 n=2*61:,57,1113,Page56,产生之谐波次数,2023/7/7,8,In:谐波电流值I1:基本波电流n:谐波次数,例:,产生之谐波量,11,2023/7/7,9,0,20,40,60,80,100,120,160,140,180,200,20,30,40,50,60,70,80,AC HARMONIC CURRENT AS PERCENT
4、 OF Idc,10,0,PECK TO PECK RIPPLE AS PERCENT OF IdcSix-Pulse Rectifier With DC Ripple5th Harmonic as a Function of DC Ripple,Overlap angle u(degrees),0.1 5 10 20,5th HARMONIC,2023/7/7,10,0,20,40,60,80,100,120,160,140,180,200,10,15,20,25,30,35,40,45,50,AC HARMONIC CURRENT AS PERCENT OF Idc,5,0,PECK TO
5、 PECK RIPPLE AS PERCENT OF IdcSix-Pulse Rectifier With DC Ripple7th Harmonic as a Function of DC Ripple,Overlap angle u(degrees),7th HARMONIC,2023/7/7,11,0,20,40,60,80,100,120,160,140,180,200,4,6,8,10,12,14,16,AC HARMONIC CURRENT AS PERCENT OF Idc,2,0,PECK TO PECK RIPPLE AS PERCENT OF IdcSix-Pulse R
6、ectifier With DC Ripple11th Harmonic as a Function of DC Ripple,Overlap angle u(degrees),11th HARMONIC,2023/7/7,12,0,20,40,60,80,100,120,160,140,180,200,2,3,4,5,6,7,8,9,10,AC HARMONIC CURRENT AS PERCENT OF Idc,1,0,PECK TO PECK RIPPLE AS PERCENT OF IdcSix-Pulse Rectifier With DC Ripple13th Harmonic a
7、s a Function of DC Ripple,Overlap angle u(degrees),13th HARMONIC,2023/7/7,13,谐波电流將会增加变压器銅损(copper losses),和漏磁损(Stray flux losses);谐波电压將会增加变压器铁损(Iron losses)。同时电力谐波亦提高变压器工作机械噪音和增加变压器額外的溫升,尤其頻率愈高之谐波成份,噪音与溫升特性愈明显。,谐波影响变压器,2023/7/7,14,由于谐波电流为基頻电流以外之异常电流,如有过量之谐波电流容易因过载导致过热,发生导体绝缘破坏而烧毀。导体对高頻率之谐波电流有集肤效应(Sk
8、in effect),使額定载流量減少。,谐波影响电力电缆,2023/7/7,15,转动电机(Inducition and synchronous machines)于转动中,將会因谐波电压与谐波电流产生額外的铁损与銅损(Iron and copper losses),进而影响转动电机之机械效率(Machine efficiency)和穩定转矩。,谐波影响转动电机,2023/7/7,16,保护继电器种类繁多,对谐波之敏感度亦有所不同,相同大小谐波量不同谐波相角对保护继电器亦会产生不同之影响。依据加拿大谐波研究文献报道,大部份保护继电器对小于5%之谐波成份不会有影响,但对于大于10%之谐波成份时
9、,保护继电器是否正常工作,就必须加以评估。,谐波影响保护继电器,2023/7/7,17,计量表和测量仪器可能因谐波污染而影响其正常运转,特別在发生谐波因共振而放大时,诸如瓦时表可能因谐波引起三相不平衡而造成瓦时表的正误差或负误差,通常总谐波失真率要很大(20%)才会造成表计明显误差。如计量表和测量仪器采用仪器专用变比器可避免谐波干扰。,谐波影响计量表,2023/7/7,18,如其他电力设备一样,谐波將会引起开关设备額外溫升和损失,导致降低正常額定容量与绝缘寿命。保护熔丝因谐波污染將会降低正常定容量,目前开关设和电驿还沒有适当的谐波承受量规定,所有实验仍以額定頻率(如 60Hz)为主。,谐波影响
10、开关设备,2023/7/7,19,因电力线中的谐波电流或谐波电压会感应电磁场(Magnetic and electric fields),將影响邻近电话线之通讯品质。如何減少谐波对通讯网路声频的干扰率,在 IEEE/Std 519-1992 有下列几項建议:(1)适当的摆设与遮蔽(2)避开地线回路与不平衡三相电路(3)減少閘流体换相时間(4)加裝串聯或並聯濾波器,以達隔離或 濾除谐波之功效,谐波影响通讯,2023/7/7,20,依据日本JIS/C4901、JIS/C4902、IEEE/Std 18-1992及台湾CNS-1179、CNS-1372等标准,对高低压电容器皆有过压容许时间规定。电容谐波事故常因电力系统发生并联共振扩大谐波污染,产生过大之谐波电压所致,一般之改善方法为串接适当之电感值于电容器上,使共振点避开谐波源,除可免于扩大谐波污染,亦可适度滤除谐波。,谐波影响电容器,2023/7/7,21,谐波影响中性线,第三次及其倍数之谐波，会造成电流和电压的失真，各相线中之第三谐波电流因相位一样所以会在中性线累积进而增加中性线过载的危险。,
