基于谐波抑制技术的工业大功率可控硅整流系统.doc

1、摘要随着电力电子技术的飞速发展，低电压大电流整流装置作为电解工艺的核心装备被广泛用于化学电解领域。整流系统中大功率电力电子变换装置的非线性作用，使得工业整流供电系统谐波污染和无功消耗严重，从而导致系统谐波损耗大、功率因数低和运行效率低。因此，如何有效地抑制谐波、提高系统功率因数和实现节能降耗已经成为工业整流系统亟需解决的问题。针对现有大功率工业晶闸管整流系统谐波污染严重和损耗大的现状，设计了一种基于谐波抑制技术的直流供电系统。设计中以新型整流变压器为核心，？通过分析比较采用滤波绕组及？外接LC全调谐支路构成谐波抑制回路，实现就近的谐波抑制和无功补偿。不同于传统的无源和有源？技术，该滤波方案能大

2、大降低变压器铁芯的滤波磁通，具有良好的滤波和节能效果。本文在滤波原理分析基础上，从综合节能角度，在系统及其关键部件的节能设计、谐波就近抑制节能以及无功功率就近补偿节能三个方面对直流供电系统的节能进行总设计和分析。关键词：直流供电系统，谐波抑制，节能ABSTRACTAlong with the rapid development of power electronics technology, low voltage and high current rectifier devices as core equipment is widely used for chemical electroly

3、sis electrolysis process areas. Rectifier System for high-power power electronic conversion device of nonlinear effects, makes industrial rectifier power system harmonics reactive power consumption and serious pollution, which causes the system to harmonic losses, low power factor and low operationa

4、l efficiency. Therefore, how to effectively curb harmonic, improve power factor of the system and achieving energy saving has become an industrial Rectifier System solved the problem. For existing high power thyristor rectifier diodes rectifier harmonic industrial pollution and loss of status, prese

5、nted a harmonic harmonic restraining technology based DC power supply system. As the core of the system to new type of rectifier transformer through an external LC filter winding and tuned slip constitutes harmonic suppression circuit to achieve harmonic suppression and reactive power compensation.

6、Unlike traditional passive and Active technologies, the filtering scheme can greatly reduce the filtering transformer core flux has good filtering and energy saving effect. Filter theory, this paper analyses based on comprehensive energy-saving perspective, system and key components of the energy-sa

7、ving design,harmonic suppression and reactive power compensation for energy-saving energy-saving three of DC power supply system for the overall design and analysis. Keywords: DC power supply system, harmonics, energy saving摘要IABSTRACTII1 三相桥式同相逆并联整流主电路11.1 整流器主电路接线方式确定11.1.1 各种整流电路优缺点比较1表1-1各种整流电路优

8、缺点比较11.1.2 遵循以下原则来选择整流器主电路的接线方式：11.2 整流变压器额定参数计算21.2.1 次级相电压的计算21.2.2 变压器次级电流I2的计算21.2.3 变压器初级电流I1的计算21.2.4 变压器容量的计算31.3 晶闸管额定参数计算31.3.1 晶闸管的额定电压31.3.2 晶闸管的额定电流31.4 同相逆并联41.5 同相逆并联的优点51.6 三相桥式同相逆并联接线61.7 非同相逆并联整流接线71.8 整流装置的主要技术参数82 触发电路设计92.1 触发电路选择92.2 脉冲形成与放大102.3 锯齿波形成及脉冲移相122.4 锯齿波同步电压的形成142.5

9、强触发电路152.6 防止误触发的措施153 大功率可控硅整流系统谐波分析及抑制措施163.1 谐波产生原因分析163.2 谐波的危害173.2.1 污染公用电网173.2.2 影响变压器工作173.2.3 影响继电保护的可靠性183.2.4 加速金属化膜电容器老化183.2.5 增加输电线路功耗183.2.6 增加旋转电机的损耗182.7 影响或干扰测量控制仪器、通讯系统工作183.3 谐波抑制技术193.3.1 整机电源需留有较大贮备量193.3.2 对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电193.3.3 将测量、控制装置的供电与动力装置的供电19结束语20参考文献211.三相桥式同相逆并

10、联整流主电路1 三相桥式同相逆并联整流主电路1.1 整流器主电路接线方式确定1.1.1 各种整流电路优缺点比较 整流器主电路接线方式根据电源情况、整流设备的容量及纹波要求等方面确定。对于5KW以下的整流器多采用单向桥式整流电路；5KW以上的整流器多采用三项桥式整流电路。对于低电压大电流的整流器，可采用带平波电抗器的双反星形整流电路。要求直流侧有较小的脉动电流时，可采用每周期脉动次数m12的整流电路，如双三相桥式整流电路带平波电抗器并联或双三相桥式整流电路联电路。各种整流器的优缺点见下表。表1-1各种整流电路优缺点比较单相双半波单 相桥 式三 相半 波三 相桥 式双反星形代平衡电抗器六 相半 波

11、双三相桥式带平衡电抗器变压器 利用率差（0.75）较好(0.9)差(0.74)好(0.95)一般(0.79)差(0.65)好(0.97)直流侧脉动情况一般(m=2)一般(m=2)一般(m=3)较小(m=6)较小(m=6)较小(m=6)小(m=12)元件利用率（导通时间）好(180)好(180)较好(120)较好(120)较好(120)差(60)较好(120)直流磁化无无有无无无无波形畸变一般(0.9)一般(0.9)严重（0.827）较小（0955）较小（0955）较小（0955）小（0985）1.1.2 遵循以下原则来选择整流器主电路的接线方式：(1) 晶闸管电压及电流容量应充分得到应用，晶闸

12、管导通角越大越好；(2) 整流器直流侧的纹波越小越好，以减小整流直流电压的脉动分量，从而完全省去或减少平波电抗；(3) 应使整流器引起的网侧谐波电流，特别是幅值较高的低次谐波电流愈小愈好，以提高功率因数和效率；(4) 整流变压器等值容量ST应尽量接近负载直流容量PN，使变压器得到充分利用；(5) 经济上合理，在能满足各项电气指标的前提下，应尽可能采用结构简单、投资少的方案；根据本设计所给出的数据:负载额定电压UdN=1220V、负载额定电流IdN=220KA、负载电压调节范围01220V、负载额定功率PdN，即 PdN = UdN IdN可得PdN=268.4MW。所以采用三相桥式电路其他电路

13、更简单更经济。1.2 整流变压器额定参数计算根据负载所要求的直流电压和电流，可以选择晶闸管整流器主电路类型。在确定了主电路类型的条件下,就可以根据要求的直流电压选择确定晶闸管整流器电源电压有效值U2,工作中只允许U2在一个较小的范围内波动。整流器交流侧电压U2选择过高时，运行中晶闸管控制角过大，造成功率因数下降，无功功率增大；整流器交流侧电压U2选择过低时，运行中有可能出现控制角=min仍不能达到负载要求的电压，也不能达到负载要求的功率。根据整流器主电路的类型、电源及负载要求的电压和电流，可以计算出变压器的额定参数：变压器次级的相电压U2、相电流及容量S2；变压器初级相电流I1、容量S1；变压

14、器等值容量ST。1.2.1 次级相电压的计算在理想情况下其输出直流电压Ud与变压器次级相电压之间的关系可用下式表示Ud = 2.34U2 要使整流器的电压调节范围在01220V，触发角的移相范围在0180。把Ud=300V、=0代入上式可得 = 521.37V1.2.2 变压器次级电流I2的计算由于在工作过程中晶闸管和二极管的导通时间是相等的，所以变压器次级相电流I2与其直流负载电流Id的关系为 =0.816Id Id取当=0达到的最大值（300A）带入上式 =0.816220KA=189.42KA1.2.3 变压器初级电流I1的计算 Kn为变压器的变比，本设计所采用的变压器为三相变压器一次侧

15、电压U1=380V，上面计算出了变压器二次侧相电压为521.37V，变压器二次侧线电压为U2=521.37V=903.33V 变压器的变比为=0.42 所以 =641.533KA1.2.4 变压器容量的计算 因为变压器的相数为3，次级容量为 初级容量为 所以采用三相桥式电路其他电路更简单更经济。1.3 晶闸管额定参数计算整流器件额定参数的选择主要指合理的选择器件的额定电压和额定电流(通态平均电流)值。1.3.1 晶闸管的额定电压额定电压应根据器件实际承受的断态和反向重复峰值电压之中的大者乘上23倍的安全系数来确定。即 在这里取3倍的安全系数，因为带入上式可得 1.3.2 晶闸管的额定电流 额定

16、电流是指晶闸管流过正弦半波的电流，其平均值为通态电流时的电流有效值，即器件允许的有效值定额为 为使整流器件不因过热而损坏，整流器件应按实际电流有效值乘以1.52倍的安全系数来确定器件的电流有效值定额。流经器件的实际电流有效值等于波形系数Kf 与通过器件的电流平均值的乘积，也可有电量基本关系求得 式中，ITM，流过管子的最大有效电流。所以 但还应注意下面几个因素的影响：周围环境超过+40时，应降低器件的额定电流值使用；器件的冷却条件低于标准值要求时，也应降低器件的额定电流值使用。对于电阻性负载，当晶闸管控制角增大时，因波形系数增大，允许输出整流电流平均值比=0时相应减小。考虑到整流装置经常不间断

17、的工作，而本设计的整流装置功率较大。因此在选用晶闸管的额定电流、额定电压时应尽量的大，以保证晶闸管在工作中可靠的工作。1.4 同相逆并联电解槽用整流电源的单机电流为几十千安。如此大的电流，若采用一般的三相桥式整流电路，则在换向回路中将产生强大的交变磁通，形成强磁场，造成变压器二次侧电抗增加、支路电抗不均衡，致使功率因数、均流系数降低。因此，目前国内外可控硅大电流整流装置，一般不用普通的三相桥式整流而普遍采用同相逆并联整流技术。所谓同相逆并联即是同一相的两根相邻交流母排及整流桥臂在任何瞬间都流过大小相等、方向相反的电流，使产生的交变磁通互相抵消，使空间交变磁场强度减弱，线路阻抗减小，整流机组的整

18、流效率和功率因数提高，噪音降低，还使处于空间不同位置的各元件支路电抗相近，提高并联元件间的均流。1.5 同相逆并联的优点图1-1同相逆并联就就是利用相同相位、极性相反的两根导排组成的母线在整流装置中并联应用，要求条件是变压器阀侧由一个线圈分为二个线圈，而且要反极性使用。它的特点就是利用通过导体产生的磁力线相互抵消，达到减少导排的互感，最终减少母线的交流阻抗，达到提高功率因数的目的。当导排中的电流达到一定数值以上时，导排中电流产生的磁力线在周围的钢结构中产生电动势，形成涡流，涡流电流使钢结构发热，生成附加损耗。采用同相逆并联后，可以减少这种附加损耗。同相逆并联结构只是在一定技术条件下，解决外磁场

19、发热问题的结构形式之一，适应于小直径元件和较低电压直流的场合。从结构上进行改进可解决高电压大电流安全问题。三相桥轴式对称结构克服了同相逆并联结构上存在的缺陷，可较好解决高电压、大电流整流器在电场、磁场、电动力、电腐蚀等方面问题。1.6 三相桥式同相逆并联接线图1-2整流柜内，如在t1t2时间内，a11、a21对b16、b26都同时导电，过60电角度后，a11、a21对c12、c22同时导电，其它导排电位处于低电压，硅元件不导通，电路中电流通过，a21、a11、c12、c22分别形成逆并联电路，其他时间类推。1.7 非同相逆并联整流接线图1-3随着电化学工业的发展，整流机组容量不断增大，带来了一

20、些问题。变压器二次出线电抗压降明显增大，整流柜体局部过热，整流装置相之间以及元件之间电流不平衡等，问题的存在可导致整个整流机组效率下降和功率因数的降低。所以在发展大功率、高电压、强电流的电化学用整流装置过程中，各个整流装置生产厂家均采取了相应的对策，同相逆并联电路为其中比较有代表性的一种方法。整流电路采用同相逆并联结构，其优点在于逆并联桥臂电流在同一瞬间大小相等、方向相反，其产生的交变磁通相互抵消，从而减少了磁场对电路工作的影响，同时可提高每臂的电流均衡度，所以此接线方式得到较为广泛的应用。大功率整流机组采用同相逆并联接线，可有效地减少变压器二次引线电抗压降、显著地提高输出效率，同时可有效地降

21、低整流柜体的温升、改善均流。满足了在电解化工生产中的连续性，高可靠性、高稳定度、高效率等指标要求；同时，该套整流装置的成功运用，大大提高了整流所设备的整体利用率，降低了操作人员的工作强度和误操作率，保证了整流装置的安全、稳定、高效运行。1.8 整流装置的主要技术参数整流电流：220kA。整流电压：1220V理想空载直流电压：1450V整流机组数：3组单机组额定整流电流：（370002）A单机组额定直流功率：90.3MW整流效率：99.8整流主电路连接形式：三相桥式同相逆并联连接。电网供电电压：380V等效整流相数：单机组为等效4相整流，3机组组成等效12相。青海大学水利电力学院212 触发电路

22、设计2 触发电路设计2.1 触发电路选择变流电路的功能通常是依靠电力半导体器件的可控性实现的，用于为电力半导体器件提供驱动信号的电路称为驱动电路。晶闸管变流电路的功能是依靠晶闸管正相导通的可控性实现的。经闸管由正向阻断状态转为正相导通状态时，必须在门极与阴极间施加足够的正向电压。为了减少门极损耗并提高触发强度，触发电压常采用脉冲型信号。一般晶闸管变流电路的控制框图如图4所示。图中，同步电路获得与交流电源同步的正弦交流信号，并确定各元件自然换相点和移相范围；控制电路综合系统信息进行处理，产生和负载所需电压相适应的相位控制信号；移相控制电路接受相位控制信号，在移相范围内确定以自然换相点为计算起点的

23、控制角，产生移相脉冲信号；驱动电路对该移相脉冲信号进行整形处理，产生所需幅值和宽度的触发脉冲信号。触发电路的类型很多,各有其特点。在选择触发电路时，应根据系统的要求合理选择。 对于三相桥式全控整流电路，在其合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路在正常工作，需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲。为此，可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于（一般取），称为宽脉冲触发；另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差，脉宽一般为，称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压饱

24、和，需将铁心体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡。因此，常用的是双脉冲触发。同步信号为锯齿波的触发电路由于受电网电压波动影响较小，所以广泛应用于整流和逆变电路。图4.为一个晶闸管的触发电路，该电路可分为：脉冲形成与放大、锯齿波形成及脉冲移相、同步、双脉冲形成和将触发等环节。图2-1同步电压为锯齿波的触发电路 2.2 脉冲形成与放大该部分电路图见图5示，、管组成脉冲形成环节，、组成复合功率放大，触发脉冲经脉冲变压器T次级输出。参看图3.4波形，当控制电压0时，截止。+电源经供给管足够的基极电流使管饱和。管集电极电压，、处于截止状态，无脉冲输出。同时，+E1 (+15V)电源经

25、、基射结到-(-15V)对电容充电；稳定时，电容两端电压（30V）。当时，导通，的集电极电压近似为零，A点电位降至lV左右。图2-2脉冲形成与放大电路图2-3冲的形成与放大波形 由于电容两端电压不能突变，所以基极电压迅速下降到(V)，管立即截止。它的集电极电压迅速上升，当时，、管导通，有脉冲输出。与此同时，电源+通过、向电容反向充电，逐渐从上升，当时，管又重新导通，使、管关断，输出脉冲结束。可见输出脉冲的时刻和宽度决定于的导通时间，并与时间常数有关。 2.3 锯齿波形成及脉冲移相此部分电路如图7示，由组成恒流源向电容充电，组成的同步开关控制恒流源对的充、放电过程。组成射随器，使前后级隔离，以减

26、小后级对锯齿波线性的影响。图2-4齿波形成及脉冲移相电路电路工作过程如下，当截止时，由管、DW稳压管、组成的恒流源以恒流对充电，两端电压为公式 其电压呈线性增长，即关断基极呈线性增长。调节可改变的大小，从而调节锯齿波斜率。当管导通时因很小，将迅速放电，迅速将为0左右，形成锯齿波的下降沿。管周期地关断与导通（受同步电压控制），两端电压。便形成锯齿波，为射极跟随器，所以也是锯齿波如图9图2-5形成环节图9组成的移相控制电路，基极电压由锯齿波电压Ue3直流控制电压UK、负直流偏压UP分别经电阻R6、R7、R8的分压值、叠加而成，有三个电压比较控制的截止与导通。波形见图3.8。图2-6控制电路是为了选

27、择锯齿波电压的原始工作点而加的负偏置电压。控制电压，当 可使M前移，则可使M点后移，M点也是管从截止到导通的转折点，也就是电路发出触发脉冲的时间。以三项桥式全控电路感性负载电流连续时为例，当时，输出的平均电压Ud最大正值；当时，输出为0；当时输出-Ud最大值。所以此时偏置电压应使M点对应于，即在锯齿波中点。锯齿波宽度理论上180可满足要求，考虑到锯齿波的非线性，适当给以余量，故可取宽度为240。图2-7控制环节波形 2.4 锯齿波同步电压的形成触发电路的同步，就是要求锯齿波与主电源频率相同，同时满足控制角相位和移相的要求。由前分析己知晶体管V2的开关频率就是锯齿波的频率，所以应使V2管的开关频

28、率等于主电源频率。从图3.5可知，同步环节是由同步变压器BT和作同步开关的V2所组成，同步变压器BT接于主回路电源上，次级电压控制V2的通断。同步变压器次级电压UT在负半周的下降段时，Dl导通，电容C1被迅速充电，极性为下正上负。V2因反向偏置而截止，锯齿波即开始。在UT波形处于负半周的上升段时，R点电位将高于Q点电位，Dl截止。这时电源+E将通过R1使C1放电并反向充电，Q点电位上升。因Q点电位上升比R点电位上升缓慢，故Dl维持截止，当Q点电位上升到1.4V时，Q2管导通, Q点电位被定在1.4V，此时锯齿波结束。直到下一个负半周到来时，D1重新导通，C1迅速放电并被反向充电。建立下正上负的

29、电压使Q2截止，锯齿波再度开始。可见锯齿波振荡频率和主电源频率达到了两者完全一致，锯齿波宽度与Q点值上升到+1.4V的时间长短有关，调节时间常数RlCl则可调节锯齿波宽度。2.5 强触发电路强触发脉冲可以缩短晶闸管的导通时间，提高承受高的电流上升率的能力。强触发脉冲，一般要求示幅值约为通常情况的5倍，前沿为1A/s。电路的强触发环节，由图3.2可见，单相全波整流电路输出直流电压给电容C6充电，当Q8管导通，C6通过脉冲变压器T、R16和C5的并联，Q8迅速放电，B点电位迅速下降，后位于+15V，二极管D15有截止变为导通。当Q8截止时，电源又通过R15向C6充电，为下次触发作准备5。2.6 防

30、止误触发的措施晶闸管触发电路工作时，可能受到环境的电磁干扰而影响工作的可靠性。可能产生的干扰及防止措施归纳如下：(1) 交流电网正弦波质量不好，特别是电网同时供给其它品闸管装置时，晶闸管的开通可能引起电网电压波形缺口。采用同步电压为锯齿波的触发电路，可以避免电网电压波动的影响。(2) 晶闸管的误导通，多数由干扰信号进入控制极电路引起。采用脉冲变压器隔离控制电路加入阻容元件，以及在各种电路输入端加滤波电路等措施外，还可用如下措施： 脉冲变压器初、次级间加静电隔离； 避免电感元件靠近控制极电路； 控制极回路导线加屏蔽； 选用触发电流较大的晶闸管； 在控制极和阴极间并联一个0.010.1F的电容；

31、在控制极和阴极间加反向偏置电压。通过稳压管接至控制极与阴极之间，也可以用多个二极管串联，利用管压降代替反压作用。一般反压值取3V左右。青海大学本科毕业设计: 基于谐波抑制技术的工业大功率可控硅整流系统3 大功率可控硅整流系统谐波分析及抑制措施大功率可控硅整流器,对电力系统而言是个大的谐波源,它运行时所产生的谐波对电力系统、通讯以及整流器本身有很大的危害。供电线路中3、5、7、11、13次谐波电流含量较高，其中最高的谐波电流总畸变率达123.9，大大超过国家标准的GB/T14549电能质量公用电网谐波所规定的谐波限值，供电系统的电能质量污染程度非常严重，存在极大的安全隐患，必须引起有关部门高度重

32、视，应及时治理。3.1 谐波产生原因分析及危害3.1.1 谐波的产生（1）电源本身谐波由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此，产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。（2）由非线性负载所致1） 非线性负载谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。2） 主要非线性负载装置1开关电源的高次谐波开关电源由五部分组成：一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制，这几个

33、部分产生的噪声不完全一样。这几种干扰可以通过电源线等产生辐射干扰，也可以通过电源产生传导干扰。2.变压器空载合闸涌流产生谐波铁心中磁通变化时，会产生815倍额定电流的涌流，由于线圈电阻的存在，变压器空载合闸涌流一般经过几个周波即可达到稳定。所产生的励磁涌流所含的谐波成份以3次谐波为主。3.单相电容器组开断时的瞬态过电压干扰电力电子调速系统普遍应用于工业中改进电机效率及灵活性设备，调速装置内电力电子器件对过电压特别敏感，因此线路中瞬态过电压会造成调速系统的过电压保护误跳闸。由于与中压母线相连的电容器要经常操作，这意味着调速系统误跳闸事故会经常发生；4.电压互感器铁磁谐振过电压在我国10kV、35

34、kV等级的中性点不接地配电网中，为了监视对地绝缘，一般采用三相五柱式电压互感器。在正常情况下，三相对地电压是平衡的，但是由于发生单相接地故障等原因，会导致三相对地电压平衡的破坏，还有可能使电压互感器线圈电感L和系统对地电容L在参数上配合，而产生谐振过电压。5.整流器和逆变器产生的谐波电压、电流整流器的作用将交流电转成直流电，而逆变器是将直流电转变成交流电。其电路中的二极管视为理想二极管，即正向阻抗接近零，反向阻抗无穷大。因此，只允许电流单方向流动，从整流器的输出端看，每相电流波形为矩形波，不是正弦波，利用傅氏级数展开式展开周期的矩形波形，可以看到除了工频正弦波（50Hz基波）外，还叠加了一系列

35、高次波形谐波。应该说电动机采用变频器进行调速，可以高水平完成调速外，也可以节省大量电能（近30），但如前面分析，变频调速过程中要产生高次谐波，即形成高次谐波污染，造成厂区的电视、音响系统不能正常工作，还要干扰二次仪表压力、流量、可编程控制器及智能控制器正常工作，谐波还要使变压器、电动机、电容器及电抗器产生过热。6.电弧炉运行引起电压波动随着冶炼工业的发展，当然会更多地使用电弧炉，这是一个重要负荷。运行时，电极和金属碎粒之间会发生频繁断路，而在熔化期间，电源两相短路，一旦熔化金属从电极上落下，电弧熄灭，电源又开路，因此，可以说冶炼过程是频繁的短路开路短路的过程，会引起用户端电压波动及白炽灯闪烁，

36、一般电压波动频率是0.1Hz几十Hz，这种谐波是以3次谐波为主。3.2 谐波的危害3.2.1 污染公用电网如果公用电网的谐波特别严重，则不但使接入该电网的设备（电视机、计算机等）无法正常工作，甚至会造成故障，而且还会造成向公用电网的中性线注入更多电流，造成超载、发热，影响电力正常输送。3.2.2 影响变压器工作谐波电流，特别是3次（及其倍数）谐波侵入三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组发热。对形连接中性线接地系统中，侵入变压器的中性线的次谐波电流会使中性线发热。3.2.3 影响继电保护的可靠性如果继电保护装置是按基波负序量整定其整定值大小，此时，若谐波干扰叠加到极低的整定值上，则可

37、能会引起负序保护装置的误动作，影响电力系统安全。3.2.4 加速金属化膜电容器老化在电网中金属化膜电容器被大量用于无功补偿或滤波器，而在谐波的长期作用下，金属化膜电容器会加速老化。3.2.5 增加输电线路功耗如果电网中含有高次谐波电流，那么，高次谐波电流会使输电线路功耗增加。如果输电线是电缆线路，与架空线路相比，电缆线路对地电容要大1020倍，而感抗仅为0.30.5，所以很容易形成谐波谐振，造成绝缘击穿。3.2.6 增加旋转电机的损耗国际上一般认为电动机在正常持续运行条件下，电网中负序电压不超过额定电压的，如果电网中谐波电压折算成等值基波负序电压大于这个数值，则附加功耗明显增加。2.7 影响或

38、干扰测量控制仪器、通讯系统工作例如，直流输电中，直流换流站换相时会产生310kHz高频噪声，会干扰电力载波通信的正常工作。表2-1从国外的电能质量分析比如英国电源质量问题出现的频率统计：方面谐 波对地泄漏电流电压扰动发生频率高中低高中低高中低商 业 的71%20%9%20%31%49%51%27%22%公共事业的60%20%20%31%31%39%31%49%20%60%31%9%40%31%29%40%31%29%高：一年造成的停机事故在12次以上；中：一年造成的停机事故在2-12次之间；低：一年造成的停机事故在1次以下；从表中可以看出谐波造成停机事故频率很高，在所有三个方面每年事故的报告在

39、12次以上的均在60%以上，而每年至少1次事故的报告为80%以上。表2-2电源质量问题主要原因统计报表：问题原因商业的公共事业的工业的谐波计算机系统感性负载切换开关模式电源综合因素71%5%10%14%78%-17%5%34%22%22%22%3.3 谐波抑制技术3.3.1 整机电源需留有较大贮备量为了使测量、控制装置能满足负载较大变化范围，因此在设计整机电源时，可给予较大贮备量，一般选取0.51倍余量；3.3.2 对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电因为测量、控制装置的许多干扰是由电源线窜入的，因此在规划供电线路时，对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电，；3.3.3 将测量、控制装置

40、的供电与动力装置的供电因为动力装置的负荷变动大，测量、控制、微机及电视机的负荷小，动力装置产生的干扰大，供电电源分开后，测量、控制、微机及电视机的电源与动力装置的电源相互隔离，可以大大减少通过电源线的干扰。结束语结束语随着非线性电力设备的广泛应用，电力系统中谐波问题越来越严重，一方面造成了电力设备的损坏，加速绝缘老化，另一方面也影响了计算机、电视系统等电子设备正常工作，直接扰乱了人们的正常生活。谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制造商，谐波问题已引起人们的高度重视。应合理规划电网，电力电子设备（特别一次设备）应符合电磁发射水平，电子设备、电子仪器应满足电磁兼容性要求。对于谐波问题，有些专家们

41、预测“谐波未来将是电力供电系统的最大污染”为增强人们的环保意识，防患于未然，国家已制定出治理谐波的各种法律、法规，明确管理机构，实施严格的监控，推广与引进“环保电气产品”，将谐波抑制在源头，尤其我国现已加入WTO，更应充分利用技术壁垒这一合理的手段，来维护自身利益，以减少公用电网污染，保证公用电网的纯净度，提高电源质量，改善生存环境，为实现社会与国民经济的可持续稳定地发展，为国防建设的日益强大提供可靠的优质电源保证。参考文献参考文献1王兆安,杨军,刘建军.谐波抑制和无功功率补偿M.机械工业出版社,1993.2陈坚.电力电子学M.北京:高等教育出版社,2002.3王群,姚为正,刘进军,等.谐波源

42、与有源滤波器的补偿特性J.中国电机工程学报,2001,21(2):16-20.4杨奇逊.微型机继电保护基础M.水利电力出版社,1988.2陈德树.计算机继电保护原理与技术M.水利电力出版社,1992.5贺家李.关于推广的傅氏算法滤除衰减直流分量方法的探讨J.电力系统自动化,1992:16.6张志竞,王汉中.傅立叶算法和微分方程算法的改进J.电力系统自动化,1983:7.7田立军,陆于平,陈珩.一种新的微机保护快速算法J.电力系统自动化,1997:21.8姚争辉.适合电力系统微机保护的一种数字滤波方案J.电力系统及其自动化学报,1999:21.8胡志坚.滤除衰减非周期分量的微机保护算法研究J.电

43、网技术,2001:3.9姚大伟，陈柏超.抑制大功率整流电路谐波的三次谐波电流注入法J.电网技术2002,10（26）：33-45.10张民峰.铝电解可控硅整流器的运行及谐波分析J.电气试验.2003,3:53-56.11朱屹.基于有源平衡电抗器的低谐波12脉波整流系统研究D.黑龙江：哈尔滨工业大学，2011.12牟静.大功率整流电路谐波的产生、危害及有效治理J.氯碱工业.2007,6:6-13.13平祝华.电解铝整流系统中的谐波研究J.工业科技.2009,4(38):52-53.14陶慧，杨海柱.多重化整流电路的MATLAB仿真和谐波分析J.电力学报.2008,6（23）:463-466.15李建英，罗隆福.采用谐波抑制整流变压器的新型工业整流系统J.高电压技术.2011,12（37）:3164-3169.16吕天伟.三相五柱变压器可控整流系统及其谐波分析技术的研究J.黑龙江：哈尔滨工业大学,2006.17李雪岩.基于AIPR的双反星型整流系统研究J.黑龙江：哈尔滨工业大学，2013.18M.Sanz,et al.Merits and Limitation of Full-Bridge Redge Rect