趙斌

（安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801）

摘要：在(zai)高(gao)校(xiao)實(shi)驗(yan)教(jiao)學(xue)過(guo)程(cheng)中(zhong)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)包(bao)含(han)大(da)量(liang)諧(xie)波(bo)源(yuan)設(she)備(bei)，針(zhen)對(dui)理(li)工(gong)科(ke)類(lei)院(yuan)校(xiao)的(de)諧(xie)波(bo)源(yuan)測(ce)試(shi)情(qing)況(kuang)，具(ju)體(ti)分(fen)析(xi)高(gao)校(xiao)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)的(de)諧(xie)波(bo)特(te)性(xing)並(bing)預(yu)估(gu)諧(xie)波(bo)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)的(de)影(ying)響(xiang)，提(ti)出(chu)諧(xie)波(bo)治(zhi)理(li)方(fang)案(an)，方(fang)案(an)采(cai)用(yong)安(an)科(ke)瑞(rui)電(dian)氣(qi)股(gu)份(fen)有(you)限(xian)公(gong)司(si)的(de)有(you)源(yuan)電(dian)力(li)濾(lv)波(bo)器(qi)產(chan)品(pin)，為(wei)高(gao)校(xiao)的(de)建(jian)築(zhu)電(dian)氣(qi)設(she)計(ji)提(ti)供(gong)優(you)化(hua)方(fang)案(an)和(he)參(can)考(kao)依(yi)據(ju)。

關鍵詞：高校
；諧波；有源電力濾波器；建築電氣

1 前言

在(zai)現(xian)代(dai)社(she)會(hui)中(zhong)由(you)於(yu)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)負(fu)載(zai)設(she)備(bei)接(jie)入(ru)電(dian)網(wang)
，向(xiang)電(dian)網(wang)注(zhu)入(ru)大(da)量(liang)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)，使(shi)得(de)公(gong)共(gong)接(jie)入(ru)點(dian)的(de)電(dian)壓(ya)畸(ji)變(bian)，導(dao)致(zhi)電(dian)網(wang)的(de)電(dian)流(liu)畸(ji)變(bian)，電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)惡(e)化(hua)。諧(xie)波(bo)的(de)存(cun)在(zai)必(bi)然(ran)會(hui)使(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)損(sun)耗(hao)增(zeng)加(jia)，也(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)諧(xie)振(zhen)、幹擾敏感的電子設備、引起電動機震動和繼電器誤動作。現在諧波造成的危害開始逐漸被人們重視，並且希望通過采取相應的措施來治理電網中的諧波^[1-2]。

zaizhilixieboshi
，bixuquedingxieboyuandecunzaiyijifenxiqixiebotexing，zheshicaiquzhengquezhilifangandeguanjian。dianxingdefeixianxingfuzaidengchangjianxieboyuandetexingyijingweirenmensuoshuxi，bingnengjinxingzhenduixingdeyizhihezhili。danshizaigaoxiaodeshiyanlou、教學樓電網係統中出現的諧波情況比較特殊，例如很多在通常的民用建築內較少遇到的諧波源設備和大量的敏感設備需要“幹淨”（不能包含諧波）的電網環境以保障係統的正常運行^[3-4]。針對上述原因
，本文通過對某理工科高校的幾類典型的實驗室設備諧波特性進行分析，給出諧波治理方案以及相關的治理諧波的產品,本文采用安科瑞電氣股份有限公司所生產的型號為ANAPF50-400/B三相四線製有源電力濾波器來治理某高校的諧波負載。

2 典型的實驗室設備諧波特性

某理工科高校實驗室包括自動化係的嵌入式係統實驗室、工程物理係的加速器實驗室
、生物醫學係的核磁共振譜儀實驗室和材料係的燒結實驗室^[5]。下麵圖1
、圖2、圖3、圖4分別列出了各個實驗室的典型諧波波形。根據這四個典型的諧波波形可以知道：

一、在嵌入式係統實驗室中，三相的電流波形為整流電路特征，電容充電過程才有電流，有明顯的畸變。通過FFT可以看出3次、5次和7次諧波的THDi含量都很高。其中3次諧波畸變率78%
，5次為49%，7次為28%，總諧波畸變率高達95.6%

，但實驗室消耗的功率較低
，最高的B相電流為16A
，考(kao)慮(lv)到(dao)建(jian)築(zhu)的(de)供(gong)電(dian)變(bian)壓(ya)器(qi)容(rong)量(liang)較(jiao)大(da)，係(xi)統(tong)阻(zu)抗(kang)較(jiao)小(xiao)，所(suo)以(yi)電(dian)壓(ya)畸(ji)變(bian)率(lv)較(jiao)低(di)

，並(bing)未(wei)超(chao)過(guo)標(biao)準(zhun)限(xian)值(zhi)。另(ling)一(yi)個(ge)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)現(xian)象(xiang)是(shi)中(zhong)性(xing)線(xian)電(dian)流(liu)，當(dang)僅(jin)存(cun)在(zai)基(ji)波(bo)電(dian)流(liu)時(shi)，在(zai)中(zhong)性(xing)線(xian)上(shang)會(hui)流(liu)過(guo)三(san)相(xiang)不(bu)平(ping)衡(heng)電(dian)流(liu)，各(ge)相(xiang)基(ji)波(bo)電(dian)流(liu)相(xiang)互(hu)抵(di)消(xiao)後(hou)的(de)數(shu)值(zhi)肯(ken)定(ding)小(xiao)於(yu)最(zui)大(da)相(xiang)的(de)單(dan)相(xiang)基(ji)波(bo)電(dian)流(liu)。但(dan)是(shi)3次諧波是零序諧波
，導致諧波電流在中性線疊加，以電流畸變率78%為參考
，中性線上的電流是相線電流的2倍(bei)以(yi)上(shang)
，鑒(jian)於(yu)進(jin)線(xian)斷(duan)路(lu)器(qi)為(wei)三(san)極(ji)斷(duan)路(lu)器(qi)，不(bu)檢(jian)測(ce)中(zhong)性(xing)線(xian)電(dian)流(liu)，即(ji)使(shi)中(zhong)性(xing)線(xian)電(dian)流(liu)超(chao)過(guo)導(dao)體(ti)允(yun)許(xu)載(zai)流(liu)量(liang)，斷(duan)路(lu)器(qi)也(ye)不(bu)會(hui)動(dong)作(zuo)
，這(zhe)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)中(zhong)性(xing)線(xian)超(chao)溫(wen)
、絕緣老化，發生接地故障，導致中斷供電甚至發生電氣火災。

二
、在加速器實驗室中，電流 C相的峰值係數（CF）為4.74。而且半波不對稱會導致出現偶次諧波和直流分量。從電流的FFT可以看出3次諧波畸變率59.5%，5次為53%，7次為47.1%
，總諧波畸變率高達99.2%。加速器的諧波含量較大，需要對其進行治理，可采用安科瑞電氣的有源濾波器消除諧波幹擾。

三

、在核磁共振譜儀實驗室中
，從電流波形可以知道設備僅接在A相，電流波形呈現出磁飽和的非線性特性，通過對電流波形的FFT分析可以知道包含3次和5次諧波。3次諧波畸變率30.8%
，5次為11.4%

，7次僅2.7%，總諧波率為33.3%
，需要對諧波進行治理。

四、在燒結爐實驗室中，電網係統中包含偶次諧波和直流分量，從電流的FFT可以知道電流存在5次諧波和少量偶次諧波，3次諧波畸變率7.6%，5次為20.9%，7次僅3.2%，總諧波畸變率為28.1%，係統的總諧波電流13A，但是係統的無功功率較大，導致係統功率因數為0.33，此時需要補償無功部分。

圖1 嵌入式係統實驗室諧波測試結果

圖2 加速器實驗室電流諧波

圖3 核磁共振譜儀諧波

圖4 燒結實驗室諧波

針對上述高校實驗室的典型諧波特征可以總結出需要的有源濾波器的產品具有治理諧波、補償無功
、調整三相不平衡的功能。根據市場上的APF產品，安科瑞電氣股份有限公司所生產的APF產品具有上述三項功能，可以完美的解決上述諧波、無功和三相不平衡的問題。

3 高校實驗室諧波治理方案

采用安科瑞公司型號為ANAPF50-400/B的三相四線製有源電力濾波器，使用就地治理的方法在每個實驗室的配電櫃處並入ANAPF，如圖5所示對每個實驗室的饋線處進行電流采樣，方法為采何處補何處。

圖5 安科瑞的ANAPF就地補償方案

下麵給出安科瑞所生產的ANAPF（有源電力濾波器）的主要技術指標以及ANAPF有源濾波器報價及主要元件清單如表1、表2所示。

表1 安科瑞ANAPF（有源電力濾波器）主要技術指標

表2 安科瑞ANAPF有源濾波器報價及主要元件清單

該高校使用安科瑞的ANAPF50-400/B的三相四線製有源電力濾波器就地治理了燒結實驗室後

，得到如圖6所示完美的正弦波，ABC三相THDi含量分別為2.9%、2.8%、3.4%表明治理效果理想。

圖6 燒結實驗室治理後的電流波形

4 結束語

本(ben)文(wen)通(tong)過(guo)波(bo)形(xing)和(he)畸(ji)變(bian)率(lv)等(deng)參(can)數(shu)分(fen)析(xi)了(le)高(gao)校(xiao)實(shi)驗(yan)室(shi)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)出(chu)現(xian)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)的(de)原(yuan)因(yin)及(ji)諧(xie)波(bo)特(te)征(zheng)，給(gei)出(chu)了(le)治(zhi)理(li)諧(xie)波(bo)的(de)治(zhi)理(li)方(fang)案(an)。雖(sui)然(ran)高(gao)校(xiao)實(shi)驗(yan)設(she)備(bei)多(duo)樣(yang)，諧(xie)波(bo)產(chan)生(sheng)和(he)變(bian)化(hua)有(you)很(hen)大(da)的(de)隨(sui)機(ji)性(xing)和(he)複(fu)雜(za)性(xing)，但(dan)是(shi)通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)其(qi)負(fu)載(zai)特(te)性(xing)，還(hai)是(shi)可(ke)以(yi)粗(cu)略(lve)判(pan)斷(duan)其(qi)諧(xie)波(bo)類(lei)型(xing)，然(ran)後(hou)結(jie)合(he)測(ce)試(shi)得(de)到(dao)的(de)頻(pin)譜(pu)數(shu)據(ju)對(dui)諧(xie)波(bo)進(jin)行(xing)精(jing)確(que)分(fen)析(xi)，給(gei)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)治(zhi)理(li)措(cuo)施(shi)。實(shi)際(ji)對(dui)燒(shao)結(jie)實(shi)驗(yan)室(shi)采(cai)用(yong)安(an)科(ke)瑞(rui)的(de)ANAPF後表明治理諧波效果理想，解決了諧波問題。

參考文獻

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[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 教育建築電氣設計規範 (報審稿) [S].2013.

[3] 陳眾勵.上海光源工程諧波質量技術研究[J].建築電氣，2012(1) :3-11.

[4] 相城江.調諧濾波器裝置的應用[J].智能建築電氣技術
，2010(3):80-83.

[4] 王磊
，潘敏.高校實驗設備的諧波測試分析[J].智能建築電氣技術，2013(4):16-19.

 作者簡介：

趙斌
，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司
，主要研究方向為電力電子及諧波治理。Email: 7377987@qq.com 手機：  QQ:7377987