-
谐
波
工
作
原
理
1.
什么是电力谐波
理想上，电力系统只供应纯基波成份之无污染正弦波形，其电源频率仅
50Hz
（或
60Hz
）。但现代
诸多工业或信息设备均为非线性负载，其负载电流波形并非纯正弦波，畸变的波形中可被分析出
许多整数倍于基波频率的成份，这些基频以外之交流周期性波形即称为谐波。若其频率为基波的
n
倍，则称之为
n
次谐波，如
250 Hz
为
50
Hz
的
5
倍则称为
5
次谐波。
∞
∑
2
n=2
?
100%
THD(%)=
Kn
K
1
其中<
/p>
K
1
为基波成份之有效值
Kn
为各谐波成份之有效数值（
n
分别为
2, 3…）
K1 is rms of fundamental wave.
Kn is rms of each single harmonic. (n =
2, 3 …)
欲表示某单一谐波之污染量，则可采用
Single harmonic distortion can show as
below
SHDn(%) = Kn
?
100%
K
1
2.
电力谐波的影响
当谐波严重污染电力系统时，除影响系统供电品质外，亦可能破坏电力设备或影响设备之正常运
转，如功因改善电容器打穿，变压器及电缆过载或绝缘破坏等事故；当电力系统中电压闪烁污染<
/p>
严重时，会造成日光灯或白炽灯等灯具光度的闪变，使人的眼睛产生不舒适感觉；当三相负
载严
重失衡时，造成三相电压不平衡导致感应马达线圈异常过热，或干扰邻近计算机，导
致荧光幕扭
曲；当雷击或开关、电容器切换时引起之瞬时突波，可能使电力设备因过电压
或过电流而发生故
障；
当雷击、
盐害或
人为与天灾引起之事故，
导致系统电压骤降
（
< br>Voltage
sags
）
与
骤升
（
Swell
）
< br>，
可能造成电力设备欠压或过压，导致保护电驿动作，造成电力中断。故电力品质
测量分析与改善
技术之研究为当今各国电力公司与工业界工作之重点。
< br>
谐波存在电力系统中将可能引起若干问题：
The effect of harmonic could cause many
problems
：
?
系统或负载过电压、过电流
System or load over-voltage, over-
current.
?
因集肤效应因而引起的电缆温升破坏及严重降压
Because
of
skin
effect,
the
temperature
of
wire
cable
rise
and
serious
voltage
step
down.
?
变压器马达及发电机等的铜损、铁损增加而过温
The copper and iron lost of
transformer, motor and generator cause temperature
rise.
?
开关设备及电驿异常跳脱
The
break and reply unusual trip.
?
自动控制设备及计算机运作异常
Automatic control system and computer
unusual operate.
?
共振放大导致电容器破坏
Resonance causes capacitor burn.
?
计量仪表误差扩大
Accurate
Instrument measures error.
?
感应磁场造成电话干扰
Magnitude field interferes with phone
system.
?
电压波形失真及功因低落
Voltage distortion and power factor la
3.
谐波管制的相关规范
由于谐波污染严重影响供电系统以及其它外围设备，因此相关法规亦对电压及电流谐波失真加以
限制，分别可参阅
IEC
1000-3-2
，
IEC
1000-3-4
及
IEEE 519-1992
4.
如何改善谐波
整流（转换）设备之功率因子（
Power
factor
）改善包含相位失真（
Displacement
component
）
与波形失真（
D
istortion component
）两部份，前者为虚功改善，后者为谐波改善
。目前常见有
效之谐波改善方法是于谐波源装设谐波滤波器（
F
ilters
），以抑制谐波注入设备。除此之外，采
用高脉波
整流方式，如
12
步脉波（
12-pu
lse
）或
24
步脉波（
24-pulse
）及变压器△（
Delta
）接
线亦可降低或消除部份谐波成份。
1.
被动式滤波器（
Passive
filters
）
为了滤除输电系统
和配电用户之谐波，可考虑安装
LC
滤波器。一般在直流输电系
统（
HVDC
）交流
侧中会安装
5
、
7
、
11
和
13
级
LC
滤波器，加上
13
级
高通滤波器（
High-passed
filters
）。对配
电用户之谐波抑制可配合功率因子改善电容器，装置适量之滤
波器。
*
被动滤波器工作原理
:
Passive Harmonic Filte Working Principle:
< br>由
LC
等被动组件组成，
将其设
计于某频率下为极低阻抗，
使谐波电流往其内流入。
其行为模<
/p>
式为电流汲入
(sinking)
。每一
阶次谐波需单独设计一单谐振滤波器。使谐波共振点偏移
.
*
无功补偿与电力滤波兼顾
和一般低压电容补偿设备相比
,
补偿滤波装置除具有无功补偿作用外，
还具有滤波能力，
使用
户注入系统的谐波电流大大降低，表
2
～
4
是用户甲厂在两组不同用电条件下
的实测数据分析。
从表
2
可以看到，装设补偿滤波装置前，原有电容补
偿支路和负荷及配电变压器之间构成并
联谐振回路使电容及配变的谐波电流明显放大，其
谐振点在
13
次附近。