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作者
| 丹尼尔·J·. Carnovale, 体育教育. DanielJCarnovale@eaton.com 伊顿公司 | 伊顿 月亮乡, PA |
托马斯·. Dionise, 体育教育. ThomasJDionise@eaton.com 伊顿公司 | 伊顿 Warrendale, PA |
托马斯·M·. 怒放, 体育教育. ThomasMBlooming@eaton.com 伊顿公司 | 伊顿 明尼阿波利斯, MN |
介绍
本文假设读者已具备电力系统谐波的一些基本知识. 作为一个简单的复习 - 一般可以接受的解释是，谐波电流流或负载“来源”，并产生电压失真 (或谐波电压) 因为他们通过上游电力系统阻抗元件如电缆, 变形金刚, 和发电机. 大体, 相差的谐波电流源 (即. 负载), 的电压失真少，你会看到的. 当然，例外的存在和谐波电压可能会由一些设备“出产” (一些发电机, 例如) 但本文涉及的一般性讨论标准的考虑因素时，在商业和工业电力系统的典型的谐波负载处理.
通常，当电能质量的主体产生, 人们自然而然地认为这个问题是关系到谐波. 这两个名词已经互换，不幸的是许多混乱发生，结果. 谐波的主题是一个子集电能质量 (PQ的). 其他电能质量的考虑因素包括电压变化 (案, 中断, 闪烁, 等等), 瞬变 (激增, 闪电, 开关事件), 和接地 - 所有这些都是显著科目对自己. 因此, 每个PQ问题是不相关的谐波.
关于谐波的问题, 底线isthis: 谐波是没有问题的，除非它们是一个问题. 如同所有的电源质量问题, 你不应该考虑东西电能质量问题，除非问题是开支 (在实用的处罚条款, 金钱损失, 生产损失或误操作).
仅仅因为你已经谐波电流流过你的系统，你所测量的电压失真, 你不一定有问题. 很多时候, 谐波问题被提出，因为水平已经超过了IEEE标准 519-1992 建议限制在某个地方电力系统.
事实上，大多数设备可以承受远高于这些保守的建议限制谐波失真水平. 谐波是有趣的，可能会出现问题，但往往被指责为问题，没有真正的证据. 花时间去了解谐波和如何电力系统和设备的实际影响，你会节省你很多的麻烦，肯定有很多钱!
一旦你已经确定你确实有电源质量问题涉及到的谐波, 考虑这一点 - 至少有十种方法来解决你的问题. 哪一个更适合你，也将是最具成本效益的解决方案，哪一个会清楚地缓解您所遇到的问题? 经济讨论 (选择哪个解决方案是至少 “最好的”) 需要非常详细的分析和本文将提供指引，以协助作出决定. 此外, 选择一个谐波解决方案并不总是在每一种情况下的经济决策. 价格和性能肯定是相互关联的，考虑都是必须明确选择“最佳”解决方案.
谐波源
哪里谐波来自? 谐波产生负载的一般类别 (也称为非线性负载) 有:
- 电力电子设备 (驱动器, 整流器, 电脑, 等等)
- 电弧设备 (焊工, 电弧炉, 荧光灯灯, 等等)
- 铁饱和设备 (变形金刚)
- 旋转机器 (发电机)
今天, 最普遍的和不断增长的谐波源:
- 可调频率驱动器 (AFD)
- 开关模式电源 (电脑)
- 荧光照明
谐波症状
你怎么知道你有问题? 要知道onlyway是确定谐波的症状. 很多时候, 如果你认识到谐波具体症状, 这个问题已经创建了问题，在您的电源系统. 关键是要认识到“潜在”的症状，并确定发生之前潜在的谐波问题，或者为了实现校正到系统设计. 有时候，造型和简单的计算将帮助确定问题，才成为一个问题.
谐波问题的症状可以分为四大领域: 设备故障和误操作, 经济上的考虑, 应用功率因数校正电容器等问题. 下面的症状是 设备故障和误动作的例子 对电力系统谐波相关.
- 电压开槽
- 不稳定的电子设备操作
- 计算机和/或PLC死机
- 过热 (马达, 电缆, 变形金刚, 中性)
- 振动电机
- 在变压器和旋转电机可听噪声
- 冇断路器操作
- 电压调节器故障
- 发电机调节器故障
- 定时或数字时钟错误
- 电气火灾
以下是经济上的考虑，应该对于谐波进行评价.
- 损失/低效 (马达)
- 在电缆和变压器千瓦损失
- 低总功率因数
- 发电机的设计容量的考虑
- UPS的大小考虑
- 能力的担忧 (变形金刚, 电缆)
- 实用的罚则
采用功率因数校正电容器 需要特别考虑关于谐波.
- 电容失效
- 熔断器或断路器 (喂养电容) 滋扰跳闸
- 计算或测量谐波谐振条件 (串联或并联谐振)
其他显著问题 通常提出关于谐波. 有趣, 这些问题是由于缺乏谐波的理解产生往往不是真正的问题，而是炒作. 许多“谐波问题”是规范的问题，而不是真正的问题.
- 测光 - 你真的有问题还是你只是安装一个新的仪表，可以显示你的波形，这“看起来像”你应该有一个问题，?
- 市场炒作根据产品规格 - 你甚至有一个问题，或者是有人吓唬你以为一个问题的存在，所以你买他们的产品?
- Specmanship - “你应当遵循IEEE-519 ......”. 虽然IEEE519是一个推荐的做法 (注意关键词是“建议”), 有些人认为必须考虑到标准的实用方面. 此外, 施加IEEE519限制在其它位置，在电力系统 (比点共同的耦合等, 或PCC) 通常是矫枉过正，往往昂贵的或有问题.
这些症状或问题的每一个可以在它自己的技术论文中讨论，但不必多说，对这些症状的“成本”的大小通常是正比于溶液的复杂性和成本.
IEEE标准 519-1992
IEEE StD里 519-1992 是 “在IEEE推荐规程和要求的谐波控制的电力系统”. 许多人使用的电压和电流失真限制表，以帮助确定是否谐波会导致问题在他们的动力系统 (或者其客户的电源系统，如果他们的顾问). 该标准已严重滥用，误引多年来. 基于标准的误用，并在一个显著成本给最终用户多次经济的解决方案是“选择”.
样品规格超过了IEEE建议
以下是一个示例规范写法. 注意: 这不是一个建议，而是在IEEE的误解样本 519 标准的驱动器的安装.
作为IEEE标准的最新版本中定义的所有或满负荷运行任何变频驱动器驱动电机负载的组合运转所产生的谐波失真值应限制 519.
这种说法是确定的，但, 通过标准, 仅适用于PCC (点共同耦合的) 与公用事业 - 不是这里定义. 这带来了PCC的位置的更广泛的讨论 (看到PCC下一节). 有趣, 即使有这样的语句作为标题 (在相同的规格), 声明 1, 3 和 4 下面顶撞了IEEE 519 建议.
- 允许的最大总谐波电压畸变 (总谐波失真): 3% 基本
- 最大允许各个频率的谐波电压畸变: 3% 基本
- 最大允许单独的频率和电流总谐波失真需求 (TDD): 5% 基本
- 谐波失真水平应是特定的交换机总线供给一个单元或一组可变频率驱动器
- 的任何成本，所有的纠正设备来限制谐波电平将这些值应为制造商的责任.
虽然这个规范将显著减少任何电力系统谐波远低于任何理想水平, 这显然已经超出了所提出的标准的建议. 事实证明, 发生之前的指定工程师将覆盖任何潜在的问题，但将显著增加作业的成本. 更实际的做法是建议. 话虽这么说, 矫正设备的事后成本一般较高，因此需要限制应考虑和一些让步提出，要既满足IEEE要求的同时，实现一个实用的解决方案.
电压或电流的高次谐波?
与IEEE另一个语句 519 这往往会造成显著的争议是以下:
所选择的企业是设计和实施补救措施，可以减少对主服务变压器的次级侧的总谐波失真，以小于 5%.
在这种情况下，问题是 - 电压或电流的高次谐波? 该标准的主要关注的是电压失真. 在某些情况下，ISC / IL是低 (即. 加载是系统容量的高百分比), 电流畸变的限制是 5% (而只是为了减少电压失真). 在IEEE 519 标准中明确指出，谐波电流应降低，以减少电压畸变. 谐波电流也应该减少到系统上的负载最小化 但即使是最大允许 (20%) 失真只会增加总根均方 (有效值) 约电流 2%.
共同耦合点 (PCC)
通过标准, 公众投诉委员会是在其他公用事业客户可以送达，不一定次要的主要服务变压器，也肯定不是一个配电盘下游, 中冶, 馈线或负载. 注意，有时在实用合同, 宝成可以在位置比在IEEE定义的其他明确定义 519, 如点测光.
还, 警惕设备制造商, 承包商或工程师坚持一个负载必须符合IEEE-519电压和电流的建议. 这是从来没有标准的意图.
谐波解决方案
下面是谐波的解决方案，是可商购的产品或产品的组合用于减少谐波电流和减少的谐波电压失真在电力系统. 谐波溶液被分成三个主要类别: 驱动器和整流器解决方案 (典型的工业设施), 为商业设施和谐波解决方案，以纠正功率因数方案.
驱动器和整流器解决方案
下面的解决方案是为驱动器或三相整流 (大upsss, 例如) 其中产生显著量高次谐波电流的应用.
线电抗器
线路电抗器 (呛) 是驱动器的线路侧三相串联电感. 如果线路电抗器适用于所有的AFD, 能够满足IEEE准则，其中最多 15% 至 40% 系统负载是AFD中, 取决于线的刚度和线路电抗的值. 线电抗器可在百分之阻抗的各种值, 最典型的是 1-1.5%, 3%, 和 5%.
IEEE 519A显示了使用线电抗器图中的利益的一个例子 2. 表 1 是典型的电流畸变的驱动器大小不等的线路电抗器的概要.
- 表 1 - 线路电抗器与. 预计谐波
优点
•低成本
•可提供适度降低电压和电流谐波
•有百分之阻抗的不同值
•为AFD和它的半导体增加输入保护线路瞬态
缺点
•可能需要单独安装或更大AFD外壳
•可能无法降低谐波含量低于IEEE519 1992 方针
K系数和驱动器隔离变压器
美国保险商实验室 (UL认证) 与变压器生产厂家建立了评价方法, 的K系数, 对于干式变压器，以评估他们是否适合在值班谐波环境. K系数涉及变压器的能力，以提供不同程度的非线性负载不超过互感器的额定温升限值. K系数是根据预计损失在IEEE Std C57.110-1986的简化方法指定, IEEE推荐用于实践时变压器性能确定供应非正弦负载电流 (ANSI). 与过热的限制因素，再次假定在绕组的涡流损耗.
K系数额定变压器提供任何手段来降低谐波电流的幅值 (不同之处在于，它们的价格线电抗 - 看线路电抗器). 但K系数法允许工程师选择干式变压器能够承受谐波义务而不履行的损害或损失. 标准的K系数评级 4, 9, 13, 20, 30, 40, 和 50.
驱动隔离变压器相类似的K系数变压器中，他们提供类似线路电抗器的线路阻抗和降低高次谐波电流被“允许”流向负载量，但否则不从驱动器减少谐波. 通常, 它们是 1:1 比变压器和用于保护其他负载从由驱动创建并在组合被用来创建一个12脉冲分配中的高频率.
优点
•可以通过添加源抗提供适度降低电压和电流谐波
•可以根据需要选购％的阻抗的不同值
•为AFD和它的半导体增加输入保护线路瞬态
•可用于组合，带线电抗器和变压器的谐波消除.
缺点
•K系数变压器本身是“生活在”谐音的方法，但不会显著减少谐波在更便宜的解决方案，电抗器.
•必须调整 (充分额定) 每个驱动器的驱动器或小组赛.
•不能采取一般负荷的多样性优势.
•可能无法降低谐波水平以下
IEEE519 1992 方针
直流电抗器
这是一个简单的串联电感 (反应堆) 在半导体电桥电路上的AFD的前端的直流侧. 多方, 直流电抗相当于等效交流侧线电抗器, 虽然％总谐波失真 (总谐波失真) 有点少. 直流电抗器提供了一个更大的减少主要是5次和7次谐波. 对高次谐波的线路电抗器优越, 所以在满足IEEE指引方面, 直流电抗器和线路电抗器是相似的. 如果一个直流电抗器 (或线路电抗器) 适用于所有的AFD, 能够满足IEEE准则，其中最多 15% 至 40% 系统负载是AFD中, 取决于线的刚度, 线性负载的量和电抗器电感值.
优点
•整体打包到渔农处
•可提供适度降低电压和电流谐波
•比同等线路电抗器的电压降
缺点
•更少的保护比其他方法为渔农处输入半导体
•可能不会减少谐波水平低于IEEE标准 519-1992 方针
•DC电抗器阻抗通常是固定的设计 (没有现场选择)
•不适用于作为许多AFD中的选项.
12-脉冲转换器
一 12 脉冲转换器集成了两个独立的输入AFD半导体桥, 这是从供给 30 度相移功率源具有相同的阻抗. 所述源可以是两个隔离变压器, 其中一个是三角形/星形设计 (它提供了相移) 第二三角形/三角形设计 (不相移). 它也可能是一个“三绕组”变压器增量主要和三角洲和星形二次绕组. 相等的阻抗的三角形/星形变压器的线路电抗器，也可以代替增量/三角形变压器的使用.
12脉冲安排允许一定的谐波 (主要是5次和7) 从第一转换器，取消第二的谐波. 最多约 85% 可以实现降低高次谐波电流和电压失真 (超过标准的6脉冲变流器). 这允许设备使用根据IEEE标准AFD负荷的比例较大 519-1992 使用线电抗器或DC电抗器的准则允许的比.
优点
•合理的成本, 虽然显著多于反应器或扼流圈
•大幅减少 (高达约. 85%) 在电压和电流的谐波
•为AFD和它的半导体增加输入保护线路瞬态
缺点
•相阻抗匹配转移来源是性能的关键
•变形金刚往往需要独立安装或更大AFD外壳
•可能无法降低流通谐波水平以下IEEE标准 519-1992 方针
谐波缓解变形金刚或多脉冲分配
这类似于一个12脉冲变流器, 在宏观尺度. 如果等于HP和负载两个AFD的相移由一个三角形/星形变压器送入一张AFD, 和供给所述第二通过增量/三角形变压器或等效阻抗的电抗器, 性能类似的12-脉冲，可以实现. 取消会降低，随着负载变化从AFD渔农处, 虽然作为一个单一的AFD负载减小, 个人失真的贡献率下降, 导致较少的需要消. 它有可能为具有大量的AFD的设施喂分布的两部分从相移变压器, 得到大幅度的谐波电平为最小的成本, 并允许AFD负载下IEEE标准更高的百分比 519-1992 方针.
多个变压器可用于开发谐波电流源之间的不同的相移. 例如, 两个变压器用 60 Hz的相位偏移 30 它们之间的度，将导致取消5日 , 7日 , 17日 , 和19, 等. 谐波和将类似于 12 脉冲驱动系统.
四台变压器被转移 15 相对于彼此度将导致一个24脉冲分配，并将所得到的谐波显著减少公用总线的上游.
优点
•成本可以是依赖于实现低或高
•提供大幅减少 (50-80%) 在电压和电流的谐波
•为AFD和它的半导体增加输入保护线路瞬态
缺点
•成本可能是低或高取决于实施
•相阻抗匹配转移来源是性能的关键
•出现取消最大只有当驱动器负载均衡
•变压器需要单独安装
•可能不会减少谐波水平低于IEEE标准 519-1992 方针
调谐谐波滤波器
调谐谐波滤波器由一个电抗器和电容器元件的组合. 功率因数校正可被并入到过滤器的设计，但必须小心，如果一个过滤器被应用在系统级上，使得 60 赫兹电容补偿并不在轻载条件显著增加系统电压. 常, 开关谐波滤波器 (在步骤 50 离开, 例如) 可用于调节的量 60 赫兹和过滤所需的动态改变的负载.
这些过滤器是在该处的线路侧或在一个公共总线，用于驱动多个负载的安装在分流装置. 该调谐滤波器是在“调整”频短路或非常低的阻抗. 对于驱动负载, 调谐滤波器被调谐略低于5次谐波, 这是谐波失真的最大组成部分. 该过滤器也会吸收一些7次谐波电流. 甲第七谐波滤波器或其他过滤器调谐到更高次谐波，也可以使用. 更多的照顾是需要用调谐谐波滤波器的应用比其他方法. 该过滤器可以，如果护理不采取占所有谐波源的系统上进行超载. 如果需要额外的AFD或非线性负载都没有加入过滤, 以前安装的过滤器可能会成为重载 (他们一般都融合为保护). 用于工业应用的, 在与过滤器一起使用的可选线反应器减少这种情况发生的可能性，并提高了过滤性能 (总电抗常常渔农处/内部反应器和可选的反应器之间的分裂).
很多时候，, 如果功率因数校正，需要在电力系统谐波源, 一个调谐的谐振滤波器，以代替电容器的应用来提供无功功率的需求，同时提供一个预测的谐振频率.
优点
•允许AFD系统负荷比线电抗器和电抗器的比例更高
•提供功率因数校正
•单个过滤器可以补偿多个驱动器
缺点
•性价比较高
•独立安装和保护装置 (断路器/熔断器) 需要
•可能不会减少谐波水平低于IEEE标准 519-1992 方针
•护理是必要的应用程序，以确保过滤器将不会超载
•护理是必要的应用程序，以确保过度补偿将不提高电压
显著
•可能会导致全球领先的电力因素在轻负载条件
宽带阻塞过滤器
这些过滤器类似于调谐滤波器，但有一些重要的设计差异. 作为调谐滤波器并联连接到谐振负载, 宽带滤波器串联与渔农处，并进行了充分AFD电流. 这种差异提供了渔农处的输入电源部分增加保护. 宽带滤波器不需要调整, 提高功率因数为系统和最小化所有谐波频率, 其中包括3次谐波. 另外, 它们避免系统共振和不被从其他负载谐波重载.
优点
•允许AFD系统负荷比线电抗器和电抗器的比例更高
•为AFD和它的半导体增加输入保护线路瞬态
•为该处输入电源部分增加保护
•提供系统的功率因数校正
•典型的阻塞滤波器模拟 12/18 脉冲驱动谐波
缺点
•成本高
•需要单独安装
•要求每个驱动器一个过滤器
•可能不会减少谐波水平低于IEEE标准 519-1992 方针
•能导致在轻负载条件下导致功率因数
18 脉冲转换器 - 差分三角洲
此方法类似于12脉冲转换器, 的，虽然不是使用二相移电源和半导体桥, 3顷使用. 一个制造商使用一个专门伤口自耦变压器 (差异增量) 和 18 输入半导体. 当该装置用于, 以上 90% 谐波电流将被取消 (的典型总谐波电流失真 2-3%).
- 图 9 - 微分三角洲 (18 脉冲) 驱动器
优点
•几乎可以保证符合IEEE标准 519-1992 - 优秀的驱动器 >100 HP
•为AFD和它的半导体增加输入保护线路瞬态
•最多 4 次谐波减少 12 脉冲方法
•较小的变压器比12脉冲变流器采用隔离变压器
缺点
•性价比较高 (但更好的性能)
•比其他一些方法，更大，更重磁
有源滤波器
这种方法使用复杂的电子和电源部分的IGBT以相等，方向相反的谐波注入到电力系统取消那些由其他负载产生的. 这些过滤器监视非线性电流从非线性负载要求 (如个AFD) 并以电子方式生成匹配电流和取消负载谐波电流. 有源滤波器是固有的非谐振和容易并联系统负载. 有源谐波滤波器可以用来补偿谐波, 谐波和功率因数，或只是为了功率因数. 它们也可以与现有的功率因数校正电容器所用，而无需考虑谐波共振.
并行 (更常见的类型) 有源谐波滤波器补偿谐波负载电流.
并行 (分流) 有源滤波器补偿由于负载通过取消谐波负载电流电压畸变. 串联型有源谐波滤波器补偿谐波源 (电压) 但不补偿的谐波负载电流. 系列过滤器一般用于保护负载不受损害的谐波源，而并联过滤器的设计，以保护系统免受负载谐波. 并联型有源滤波器补偿谐波和功率因数高达其最大能力，它不能被重载.
优点
•担保符合IEEE标准 519-1992 如果大小正确
•即使在未来的谐波负载并联加入单位不能被重载
•从第2到第50次谐波的谐波消除
•分流连接的设备提供了易于安装，没有主要的系统返工
•提供无功 (是) 电流提高系统的功率因数
•可以设计成一个MCC弥补一些个AFD
缺点
•通常比其他方法更昂贵，由于高性能控制和电源部分
•系列设备必须大小适合总负荷
商业设施的解决方案
在一个3相, 4-线的电力系统供电的单相开关模式电源 (电脑电源, 例如) 或荧光灯照明, 显著谐波 (所有的奇次谐波, 通常) 上流动相导体如由负载汲取的非线性电流的结果. 在中性导体, 3次谐波电流 (和3次谐波的所有奇数倍, 9日, 15日, 等. - 也被称为triplens) 每个阶段都加在一起，可以重载中性导体, 如果情况不解决的配电板和变压器连接. 中性线电流可以接近 175% 相导体电流.
有各种不同的方式来消除谐波或“生活”所得到的谐波. 每个解决方案有经济和技术的优势和劣势.
以下是对电力系统谐波三相关的问题和典型的商用解决方案.
中性阻塞过滤器
中性阻挡滤波器是由电容器和电抗器的组合，即串联连接的中性导体. 这些组件是“并联谐振”的3次谐波使 60 赫兹 (正常负荷) 电流流动，但对于3次谐波电流的极高阻抗，不允许负载为“源”当前在该频率.
应用此类型的过滤器，以配电变压器阻止所有下游负载
产生三次谐波. 这具有减少负载电流的附加的好处 (有效值) 从所有的负载和能显著减少在变压器中的变压器和载荷之间的损耗和导体.
优点
•超过减少中性流 80% (通过阻止3次谐波电流流)
•减少RMS相位电流 10-30%
•发布非可用容量高达 30%
•移除所有的系统中立国3次谐波电流, 从变压器出
最远的插座•最佳的节能潜力
缺点
•成本高
•尺寸是为变压器中性点最大预期负载
•可能会增加电压失真负载端.
锯齿形变压器 (零序陷阱)
由单相非线性负载产生的三次谐波流回整个共享中性. 如果变压器的设计不是“处理”过大的谐波电流，或如果上游中性电路是不是过大, 的高次谐波，必须在变压器之前处理. 锯齿状变压器无论是外部施加 (也称为“零序陷阱”) 到现有的Δ-Y型变压器或内置到变压器本身 (那么绕组配置是三角形锯齿形, 通常), 提供了3次谐波非常低的阻抗 (和第三的奇数倍) 电流.
Z字形变压器的应用或三角形/锯齿形配电变压器简单
提供用于第三谐波电流的备用路径流动并不允许电流通过主降压变压器流回. 这减少了总的电压失真变压器的上游和/或用于其他并行负载, 在某些情况下, 下游. 可选线反应器有时用于减少电流分裂原变压器和新的锯齿形变压器之间，并通过锯齿形，迫使大部分三次谐波电流.
优点
•可加装到现有系统或可在新建指定的地方
显著单相谐波电流预计.
•可能会或可能不会增加系统的成本显著取决于应用
设计.
缺点
•可能会或可能不会增加系统的成本显著取决于应用
设计.
•允许的谐波流，而只是提供了一个低阻抗路径返回到源.
•可能增加可用的故障电流通过减少零序阻抗.
•可能通过从负载的角度来看减少了源阻抗增加谐波.
超大中性, K级变压器和/或变压器德评级
了解电流的幅度在中性电路可以接近 175% 在各相的电流的时显著第三次谐波存在, 几种方法已经发展到“生活”的增加电流不花显著的金额. 这些方法包括任一增加功率系统组件的谐波量或降额的组件，以适应谐波电流.
的降额的电力系统元件的一种方法是提高一倍，中性的大小
导体. 这涉及增加中性导体的大小与相位的大小的两倍
导体在“共享中性”用于任何电路. 这包括配电板和共享中性电路，如被发现在子电路板间房写字楼, 例如. 今天, 对于许多装置中每一电路包括一相导体和其自身的中性导体.
因此, 唯一真正的“共享”是中性的配电盘和变压器. 然而, 对现有设施, 这绝对不是这样的. K级变压器的设计，以“生活”过度的谐波电流，同时保持阻抗的典型值本文前面所描述的 (即, 这些都不是简单的过大的变压器). 通常, 绕组和中性有显著较高的评价比标准变压器和标准连接成三角形/星形. 增量绕组被说成“陷阱”的triplen谐波 (3RD的和第3的倍数) 但两套绕组必须额定容纳谐波电流.
对于系统主要提供开关模式电源的负载, 一个K13或K20，可能需要为了利用整个额定容量 (千伏安).
最后, 如果变压器是供给主要是非线性负载和变压器不是K级变压器或以其他方式设计处理谐波变压器, 变压器应按照图中的IEEE绿宝书的建议降额 14.
优点
•通常, 这些都是处理对谐波电流的最便宜的方法
假设该系统和其它负载可以与过量的处理的电力系统
电流和/或电压的失真. 因为大多数变压器通常不加载到其
千伏安评级 (典型变压器负载是在范围内 30-40%), 降额往往是
最合理和最昂贵的解决方案.
缺点
•所有这些解决方案只是“住在一起”的权力过大的谐波电流
系统. 它们不固有地减少电流或电压失真.
用于校正功率因数谐波解决方案
很多时候，, 谐波解决方案取代了功率因数校正电容器. 电容器通常应用到电力系统为三种理由之一:
•改善功率因数
•增加系统容量尤其是在变压器或电缆 (通过减少总千伏安)
•提高效率千瓦 - 即. 减少导致减少的I2R损耗总负载电流.
当谐波对电力系统的电容器存在, 谐波共振可能会损坏在电力系统中的电容器或其他元件. 此外, 谐波通常显示为无功功率分量 - 即. 更多的谐波=低功率因数
有时, 如果你想提高功率因数, 其结果可能是谐波共振 (否定的结果). 有时, 如果你正在试图减少流动的电力系统谐波, 你实际上可能提高功率因数 (一个肯定的结果). 必须注意了解电容器和谐波之间的复杂关系 [4].
避免谐波共振
为了避免谐波共振尚未校正功率因数, 有两个选项可用:
- 适用千乏补偿的另一种方法来校正功率因数. 其他谐波解决方案，将补偿的根本 (50 或 60 赫兹) 无功电流包括; 谐波滤波器, 有源滤波器和系列宽频驱动器. 此外, 使用二极管整流器电路上的前端当今大多数驱动器具有相对高的功率因数，以便驱动与其它谐波缓解解决方案 (反应堆, 18 脉冲, 相移, 等) 倾向于提高功率因数. 此外, 同步冷凝器可以提供功率因数校正，避免谐波谐振.
- 改变电容器组的大小，以过度补偿或欠补偿所需的千乏和生活必须采取ramifications.Care确保这种方法不会引起其它问题 (especiallyovervoltage问题，如果过度补偿完成).
正确的选择真的视情况而定. 如果一个谐波溶液能减轻功率因数罚款和降低整个系统的谐波, 也许这是你最好的选择. 否则, 简单地改变电容的大小通常是最便宜的解决方案，只要从过补偿或电源factorTransformer罚款从下补偿产生而产生的过电压是可以接受的.
低压与中压解决方案
用于将电容器或用于校正功率因数谐波解决方案的一个重要因素是，是否该溶液应在低电压被施加 (LV) 或中压 (MV) 级别. 如果功率因数罚款是唯一的关注, 中压解决方案通常适用于大型银行的大多数电子conomical的选择 (通常 > 1500 千伏安). 此外, 谐波共振往往更容易避免在压平的含义，直电容可应用于. 然而, 多级银行, 中压开关添加了显著的成本，因此, 银行在MV通常有较大的切换或固定阶段.
如果提高系统容量或提高千瓦效率显著关注, 然后将溶液的LV总是最经济的选择. 此外, 对于较小的千乏的要求, LV的银行几乎都是最经济的解决方案.
怎么可以REDUCING谐波您省钱?
更正谐波问题可以省钱明显的方式，如果问题导致设备或设备的误操作物理伤害. 缓解这些问题显示出立即的回报，如果损坏或误操作相关的成本比该解决方案的成本较大幅度的. 其他微妙但有时显著问题出现在整个电力系统流的谐波电流失真的电压的结果. 这些问题主要是涉及到与电力系统设备的效率降低的频率比其他操作相关的成本 50 或 60 赫兹为他们设计.
以下是一些方法，谐波会花费你没有你意识到这一点钱.
1. 变形金刚, 马达, 发电机, 电缆和UPS系统经常超过设计成当谐波存在，并与这种过度设计相关的成本是或者可以是显著.
考虑下面的例子.
如果一个备用发电机的设计容量为千瓦或负载千伏安及供电谐波负载, 产生的电压畸变将比当相同载荷由公用源供给基本上更高 (改造). 图 15 示出电压失真之间的差，当源是实用程序相对于备用发电机. 需要注意的是，发电机通常具有变压器的至少三倍的阻抗引起显著更多的失真. 为此, 发电机往往过大，以“处理”的电流畸变增加负荷发电的成本每千瓦.
2. 在电缆千瓦损失, 改造, 当考虑发电机和电动机是显著的根均方 (有效值) 电流可以是典型地 10-40% 用谐波的存在高于它会与该 50 或 60 赫兹目前在做的“工作”. 减少对下游的负载的高次谐波电流 (使用阻塞过滤器上有大量的3次谐波负载电路, 例如) 可以通过减少系统损耗 3-8%. 与此减少损耗相关的节约通常可以支付在合理的时间内解决.
3. 如果系统电压变为作为显著谐波负载的结果失真, 和“负序”电压的一个显着量存在 (5次谐波, 例如), 电机将以此为5次谐波电流. 该电流产生反向和脉动转矩反对电机的首选方向，电机必须克服，以完成其工作所需.
不断拼搏这个反向力矩使电机热效率很低. 电机过早的失败和重大损失，将导致. 在这种情况下, 电压畸变应予以纠正，但它可能不会立即明显的是一个问题，即使存在.
4. 低功率因数的谐波电流的结果可以从实用程序向一个功率因数惩罚. 根据计算，该实用程序使用方法, 总功率因数 (包括谐波) 或位移功率因数 (基波电压和电流仅) 可能会导致在你的账单功率因数显著差异. 如前面所指出的, 显著的谐波失真往往会导致较低的总功率因数，结果今天可能是一个强加的实用功率因数罚款或在将来.
VTHD = 2.3% VTHD = 5.8%
实用源发生器来源
单LOAD VERSUS的系统方法谐波解决方案
施加一个谐波溶液对另一决定通常是一个经济，但也高度依赖于溶液的有效性. 表 2 显示各种谐波解决方案的“一般”的有效性. 对于每个溶液所得典型ITHD示. 例如, 线路电抗器肯定是便宜得多比有源滤波器，而是典型的线路电抗器只会降低电流谐波约 35% 而有源滤波器将减小电流畸变小于 5% 确保谐波问题将最有可能被淘汰.
图 16(一) 和 16(b) 展示各种谐波解决方案的成本为单负载与系统的方法. 图 16(Ç) 表明，当一个驱动器的成本被添加到各种解决方案的成本, 该解决方案的成本是更可比各溶液的有效性成为关键的决策标准.
总结
表 2 和 3 总结本文所讨论的谐波解决方案. 表 2 定义解决方案，参照谐波校正设备类型和表 3 描述的解决方案，参照加载类型. 该表表明每种技术的最显著优点和缺点. 的其它优点和对于每个溶液缺点细节示于本文的主体.
申请谐波解决方案或LV MV，以及是否该解决方案的决定，应适用于个人的负载或“系统”的解决方案, 依赖于情况的经济学以及溶液的有效性(小号). 每个解决方案有可取之处给予不同的情况. 选择合适的解决方案需要与每个类型的技术经验，以确保它是应用程序的最佳的技术和经济的解决方案.
参考文献
- ð. Ĵ. Carnovale, “应用谐波解决方案，以商业和工业电力系统。”Globalcon, 2003, 波士顿, 马.
- EEE标准 1100-1999 - 供电和接地电子设备IEEE推荐规程 (翡翠书)
- IEEE标准 519-1992 - IEEE建议的做法和要求的谐波
控制电力系统 - ð. Ĵ. Carnovale, “功率因数校正和谐波共振: 挥发性混合,“EC&中号
杂志, 六月, 2003. - Ţ. 键和J. 那, “成本和谐波电流降低开关模式电源效益的商办楼,“在行业应用IEEE交易, 飞行. 32, 不 5, 九月/十月 1996.
- Ĵ. Ķ. 皮肤和D. Ĵ. Carnovale, “谐波抑制方法在商业设施的经济和电气效益。”EPRI PQA 2003, 蒙特里, 加利福尼亚
- IEEE P519A - 草案 7. 谐波工作组 - “建议措施及指南应用在电力系统谐波限值”,
