安科瑞戴婷 Acrel-Fanny
一、 企业电力网谐波产生的原因
谐波的根本原因是电力系统中出现了非线性负载。与传统的线性负载（如白炽灯、电阻加热器）不同，非线性负载的电流波形与施加在其上的电压波形不成正比。当正弦波电压施加到非线性负载上时，负载会从电网中吸取非正弦波电流，这个非正弦波电流可以分解为基波（50Hz）和一系列频率为基波整数倍的高次谐波。
主要谐波源（即非线性负载）包括：
- 电力电子设备（主要的来源）：
- 变频器/VFD：用于电机调速，节能效果显著，但其整流环节会产生大量谐波。
- 开关电源：广泛应用于计算机、服务器、通讯设备、PLC控制系统、LED照明等。这是现代办公楼和数据机房主要的谐波源。
- 不间断电源：尤其是大型UPS的整流和逆变环节。
- 整流器：用于电镀、电解、充电桩等直流电源设备。
- 电弧类设备：
- 电弧炉：在钢铁冶炼中广泛使用，其电弧的负阻特性会产生大量且随机的谐波。
- 电焊机：特别是点焊、弧焊设备。
- 饱和磁性设备：
- 变压器：当变压器空载或轻载时，由于铁芯磁化曲线的非线性（磁饱和），会产生以3次谐波为主的奇次谐波。
- 荧光灯/气体放电灯：其镇流器（尤其是传统电感式）是非线性负载。
- 现代节能设备：
- 变频空调、变频冰箱等家用电器，其原理与工业变频器类似，也是谐波源。
二、 谐波会导致的问题
谐波电流在电网阻抗上会产生谐波电压，导致电网电压波形也发生畸变，从而引发一系列严重后果：
- 对电网系统本身的影响
- 线路过载与发热：谐波电流会增加电网中线路和变压器的有效电流（RMS值），导致导体和变压器额外发热，加速绝缘老化，降低设备容量和使用寿命，甚至引发火灾。
- 电压畸变与波动：谐波电压会使电网电压波形不再是完好的正弦波，导致电压质量下降，影响所有连接在同一电网上的设备。
- 中性线过载：在三相四线制系统中，3次及其倍数次谐波（3, 9, 15...）在中性线上不是相互抵消，而是叠加，可能导致中性线电流甚至大于相线电流，造成中性线过热，引发安全事故。
- 对电力设备的影响
- 变压器：谐波电流导致铜损和铁损（特别是涡流损耗）增加，产生额外热量，使其额定容量下降（需“降容”使用），即一个标称1000kVA的变压器可能只能带800kVA的负载。
- 电动机/发电机：谐波电流在电机中产生谐波磁场，引起额外的振动和转矩脉动，导致电机过热、效率降低、绝缘损坏和轴承磨损。
- 电容器：电容器对高次谐波的阻抗很小，会大量吸收谐波电流，导致过电流和过负荷，使其异常发热、绝缘介质老化，甚至鼓包、爆炸。此外，还可能引发并联谐振，使谐波电流被放大数倍至数十倍，造成灾难性后果。
- 对保护和测量设备的影响
- 继电保护误动或拒动：谐波会干扰保护继电器（尤其是电磁式）的采样和判断，导致其在不应动作时误动作（跳闸），或在需要动作时拒绝动作，严重影响供电可靠性。
- 电能计量误差：传统的感应式电能表对谐波功率的计量不准确，可能导致计量结果偏大或偏小，造成电费计量的不公。
- 对通信和敏感设备的干扰
- 信号干扰：电力线中的谐波会产生电磁辐射，干扰附近的通信线路、网络线路和敏感的电子设备（如PLC、传感器、精mi仪器），导致数据丢失、通信中断或设备误操作。
- IT设备故障：服务器、计算机等设备可能因电源中的谐波而出现死机、重启、数据错误等问题。
对企业而言，谐波已经成为一个不可忽视的“电力污染”问题。它不仅增加了设备的运行和维护成本，降低了供电可靠性和电能利用率，还可能引发生产中断和安全事故。
因此，对于谐波含量较高的企业，进行电能质量测试，并根据测试结果采取安装有源/无源滤波器、增加谐波yi制电抗器等措施进行治理，是十分必要和具有经济效益的。
三、安科瑞有源电力滤波器产品介绍
安科瑞ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。
其原理为：ANAPF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
产品特点
● DSP+FPGA全数字控制方式，具有很快的响应时间，先进的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定；
● 一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～31次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿；
● 具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能；
● 模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容；
● 采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护；
● 输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；
● 多机并联，达到较高的电流输出等级；
● 拥有自主专利技术。
主要技术参数
表2-1 ANAPF有源电力滤波器技术参数