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電能質(zhì)量
專家診治

把電能質(zhì)量問題交給領(lǐng)步400-056-5258

領(lǐng)步淺談：舞臺電力系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生和抑制措施！

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2016-05-13分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂3

舞臺電力系統(tǒng)主要包括舞臺燈光、擴聲和舞臺機械等系統(tǒng)用電。由于用電負荷中大量非線性負載設(shè)備的使用，產(chǎn)生了大量諧波電流，對供電電網(wǎng)及用電設(shè)備產(chǎn)生了嚴重的污染，舞臺燈光系統(tǒng)中的可控硅調(diào)光設(shè)備引起的電流波形畸變是主要諧波。

對可控硅調(diào)光設(shè)備所產(chǎn)生的諧波進行專項治理，降低其對電網(wǎng)和用電設(shè)備的影響，可減少對調(diào)光設(shè)備本身和舞臺擴聲系統(tǒng)、舞臺機械自動控制系統(tǒng)等重要電子設(shè)備的影響，改善電網(wǎng)質(zhì)量，確保本單位電力配電系統(tǒng)安全、有效運行。所以諧波治理也越來越多得得到人們的關(guān)注與重視。

可控硅調(diào)光器是目前舞臺照明、電視演播室照明領(lǐng)域的主流設(shè)備，它實質(zhì)上是一個單相的相位控制交流調(diào)壓器，是一種典型的非線性電氣設(shè)備，通過可控硅調(diào)光技術(shù)對照明系統(tǒng)進行控制，用改變正弦波的觸發(fā)脈沖導(dǎo)通角度來實現(xiàn)輸出電壓高低的調(diào)整。由于可控硅導(dǎo)通角度的改變，使得調(diào)光器輸出的電壓波形發(fā)生了變化，輸出的已經(jīng)不再是周期性的正弦波，而是非正弦波，導(dǎo)致電壓、電流波形發(fā)生了畸變。對該周期性非正弦分量進行傅立葉級數(shù)分析可知，可控硅調(diào)光過程中輸出的負荷電壓除含有與電源同頻率的基波成分外，還含一系列頻率為電源頻率奇次倍的高次諧波，這些高次諧波通過導(dǎo)線傳導(dǎo)到其他負載，引起電網(wǎng)電源電壓波形畸變，形成對電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波污染（諧波分析見表1）：

編號	負載類型	主要諧波頻譜	諧波畸變變化特征	對電源電能質(zhì)量的影響
1	舞臺燈光系統(tǒng)（可控硅調(diào)光系統(tǒng)設(shè)備）	3/5/7/9/11/13/15/17與高次諧波	總諧波含量隨調(diào)光系統(tǒng)工作快速變化，諧波成分相對幅值高（諧波畸變率26%-110%，可控硅導(dǎo)通角在30°時諧波畸變Z大高達110%）	大容量諧波會嚴重影響調(diào)光系統(tǒng)載流安全，產(chǎn)生的3N次諧波疊加在零線上引起零線電流較大（通常為相線電流的1.5-2.5倍，Z大可達到相線電流的3倍）
2	舞臺非線性負載、電聲設(shè)備、機械設(shè)備、控制與通訊設(shè)備	3/5/7/11/13與高次諧波	隨設(shè)備變動	電源質(zhì)量嚴重影響設(shè)備工作，由于諧波引起的電磁干擾造成音箱設(shè)備聲音失真或噪音較大。

表1 劇院配電系統(tǒng)電能諧波分析一覽表

舞臺電力系統(tǒng)中諧波抑制措施

諧波抑制的措施主要有兩種：一是主動治理，即從諧波源本身出發(fā)，通過改進用電設(shè)備，使其不產(chǎn)生或少產(chǎn)生諧波，目前用備受關(guān)注的正弦波電子調(diào)光系統(tǒng)取代可控硅調(diào)光系統(tǒng)就是一種非常有效的主動治理方式；二是被動治理，本著誰污染、誰治理的原則，即在諧波源端通過安裝電力濾波器，阻止諧波注入電網(wǎng)，或者阻止電力系統(tǒng)的諧波流入負載端。

1、無源濾波器
為抑制可控硅調(diào)光中諧波的產(chǎn)生，生產(chǎn)調(diào)光器的廠家通常在可控硅的單相輸出回路上設(shè)置高頻電感電容濾波器，減緩電流變化上升的時間，這種在諧波源處濾出諧波的方法，可以較大地減少高次諧波的分量。目前在可控硅單相調(diào)光回路中普遍采用LC無源濾波器，由L（電感）與C（電容）構(gòu)成一串聯(lián)諧振支路，諧振頻率f由L和C所確定。當(dāng)LC回路的諧振頻率和某一高次諧波電流頻率相同時，即可抑制該次諧波流入電網(wǎng)。LC無源濾波器有投資少、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠及維護方便等優(yōu)點，它在吸收高次諧波的同時，還具有改善功率因數(shù)的功能。但是在一個調(diào)光回路上廠家只是設(shè)計了一個LC濾波支路，是針對一個諧波電流頻率而設(shè)置的，而對于多頻率的諧波電流，需分別設(shè)置多個LC濾波支路，這樣做可能造成彼此相互干擾，又會導(dǎo)致顧此失彼，而且設(shè)備量的增加還會受到系統(tǒng)參數(shù)的限制，可能產(chǎn)生諧振，放大諧波。

2、有源濾波器
與無源濾波器相比，北京領(lǐng)步公司LBAPF系列有源濾波器具有高度補償可控和快速自適應(yīng)響應(yīng)性，能抑制各次諧波，具有動態(tài)補償?shù)奶攸c，彌補了無源濾波器的不足。它有一機多能的作用，性價比較為合理，濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險；更具有自適應(yīng)功能，可自動跟蹤補償抑制變化中的多次諧波。
在實際應(yīng)用中，針對諧波產(chǎn)生的原因和強弱進行技術(shù)經(jīng)濟分析和設(shè)計，可根據(jù)諧波的嚴重性及危害程度，裝設(shè)必要的LC無源濾波器、有源濾波器或二者混合使用，從諧波產(chǎn)生的源頭上減少諧波的干擾。

并聯(lián)型有源濾波器實質(zhì)上是一個補償受控、快速反應(yīng)的諧波電流源，與非線性負荷并聯(lián)，自動檢測非線性負荷產(chǎn)生的諧波電流。DSP產(chǎn)生的控制信號控制IGBT高速開關(guān)器件，經(jīng)過輸出電抗器，輸出與負荷產(chǎn)生的諧波電流大小相等、相位相反的諧波電流，起到消除諧波的作用。

有源濾波器四種規(guī)格

3、三次諧波電流濾波器

領(lǐng)步（北京）電能質(zhì)量設(shè)備有限公司引進航天科工技術(shù)開發(fā)成功的精確自控型LB3NBF三次諧波電流濾波器，不僅是當(dāng)前市場中能從源頭上徹底治理3次諧波電流的特別產(chǎn)品，也是對三相四線制配電系統(tǒng)中相線和零線上的3次諧波電流能同時全面精確治理的專用濾波裝置，該裝置已經(jīng)在消除3次諧波電流引發(fā)的零線電流異常增高、母排發(fā)熱振蕩、變壓器過溫異響等諧波危害方面得到了廣泛的應(yīng)用。

LB3NBF 安裝在變壓器的次級端，串聯(lián)在零線上。LB3NBF 對于 3 次諧波電流具有很高的阻抗，能夠阻斷 3 次諧波電流從零線流回變壓器，因此稱為 3 次諧波電流零線濾波器。我們知道，相線與零線共同構(gòu)成了 3 次諧波電流的通路，如果零線阻斷了 3次諧波電流，相線上自然就沒有 3 次諧波電流了。因此，LB3NBF 能夠?qū)φ麄€供電系統(tǒng)的 3 次諧波電流進行治理。用 LB3NBF 治理零線的 3 次諧波電流主要的好處是從全系統(tǒng)的角度治理，配電系統(tǒng)上的任何設(shè)備都能夠受益。

在進行諧波治理方案設(shè)計及產(chǎn)品選型時，需根據(jù)劇院配電系統(tǒng)和負荷情況的不同，設(shè)計不同的解決方案。有源濾波器的安裝與諧波源越近，濾波效果越好，這是減小諧波電流和諧波電壓畸變的Z好辦法。但在一些非線性負荷分布分散負載的場合，可以采取變壓器總補償或二級配電補償?shù)姆桨?，根?jù)實際情況可配合使用不同方案。有源濾波器安裝位置非常靈活，可根據(jù)設(shè)計需要達到理想的諧波治理效果。而三次諧波濾波器又是我公司推出的專門針對三次諧波進行治理的濾波裝置，非常適用于劇場、商業(yè)辦公樓等項目的LED或舞臺燈光負載，導(dǎo)致的三次諧波危害治理。要獲取詳細的治理方案或產(chǎn)品信息，歡迎您撥打全國免費服務(wù)熱線：400-056-5258進行咨詢，我們期待您的來電！