供電系統(tǒng)中的諧波電流
    在供電系統(tǒng)中諧波電流的出現(xiàn)已經(jīng)有許多年了。過去，諧波電流是由電氣化鐵路和工業(yè)的直流調(diào)速傳動(dòng)裝置所用的，由交流變換為直流電的水銀整流器所產(chǎn)生的。近年來，產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型及數(shù)量均已劇增，并將繼續(xù)增長。所以，我們必須很慎重地考慮諧波和它的不良影響，以及如何將不良影響減少到zui小。
1　諧波的產(chǎn)生
　　在理想的干凈供電系統(tǒng)中，電流和電壓都是正弦波的。在只含線性元件(電阻、電感及電容)的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流是正弦波。
　　在實(shí)際的供電系統(tǒng)中，由于有非線性負(fù)荷的存在，當(dāng)電流流過與所加電壓不呈線性關(guān)系的負(fù)荷時(shí)，就形成非正弦電流。任何周期性波形均可分解為一個(gè)基頻正弦波加上許多諧波頻率的正弦波。諧波頻率是基頻的整倍數(shù)，例如基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。因此畸變的電流波形可能有二次諧波、三次諧波……可能直到第三十次諧波組成。
2　產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型
　　所有的非線性負(fù)荷都能產(chǎn)生諧波電流，產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型有：開關(guān)模式電源(SMPS)、電子熒火燈鎮(zhèn)流器、調(diào)速傳動(dòng)裝置、不間斷電源(UPS)、磁性鐵芯設(shè)備及某些家用電器如電視機(jī)等。
(1)開關(guān)模式電源(SMPS)：
　　大多數(shù)的現(xiàn)代電子設(shè)備都使用開關(guān)模式電源(SMPS)。它們和老式的設(shè)備不同，它們已將傳統(tǒng)的降壓器和整流器替換成由電源直接經(jīng)可控制的整流器件去給存貯電容器充電，然后用一種和所需的輸出電壓及電流相適合的方法輸出所需的直流電流。這對(duì)于設(shè)備制造廠的好處是使用器件的尺寸、價(jià)格及重量均可大幅度地降低，它的缺點(diǎn)是不管它是哪一種型號(hào)，它都不能從電源汲取連續(xù)的電流，而只能汲取脈沖電流。此脈沖電流含有大量的三次及高次諧波的分量。
(2)電子熒光燈鎮(zhèn)流器：
　　電子熒光燈鎮(zhèn)流器近年被大量采用。它的優(yōu)點(diǎn)是在工作于高頻時(shí)可顯著提高燈管的效率，而其缺點(diǎn)是其逆變器在電源電流中產(chǎn)生諧波和電氣噪聲。使用帶有功率因數(shù)校正的型號(hào)產(chǎn)品可減少諧波，但成本昂貴。
(3)直流調(diào)速傳動(dòng)裝置：
　　直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制器通常采用三相橋式整流電路，它也稱作六脈沖橋式整流電路，因?yàn)樵谥绷鬏敵鰝?cè)每周波內(nèi)有六個(gè)脈沖(在每相的半波上有一個(gè))。直流電動(dòng)機(jī)的電感是有限的，故在直流電流中有300Hz的脈動(dòng)波(即為供電頻率的6倍)，這就改變了供電電流的波形。
(4)不間斷電源(UPS)：
　　根據(jù)電能變換方式和由外部供電到內(nèi)部供電所用轉(zhuǎn)換方式的不同，UPS有許多不同的類型。主要的類型有：在線的UPS、離線的UPS和線路交互作用的UPS。由UPS供電的負(fù)荷總是電子信息設(shè)備，它們是非線性的并且含有大量的低次諧波。
(5)磁芯器件：
　　在有鐵芯的電抗器上的勵(lì)磁電流和磁通密度之間的關(guān)系總是非線性的。如果電流波形是正弦波(亦即電路中串聯(lián)的電阻很大)那么磁場中會(huì)有高次諧波，這被認(rèn)為是強(qiáng)迫磁化過程。如果施加在線圈上的電壓是正弦波形(亦即串聯(lián)的電阻很小)則磁通密度也將是正弦波形，而電流波形則含有高次諧波，這被認(rèn)為是自由磁化過程。
3　諧波引發(fā)的問題及解決措施
　　諧波電流在電源系統(tǒng)內(nèi)以及裝置內(nèi)均會(huì)造成問題。但其影響和解決措施非常不一樣，需要分別處理；適用于消除諧波在裝置內(nèi)不良影響的辦法并不能減少諧波在電源系統(tǒng)內(nèi)造成的畸變，反之亦然。
　　(1)裝置內(nèi)的諧波問題及解決措施：
　　有幾個(gè)常見多發(fā)的問題是由諧波引起的：電壓畸變、過零噪聲、中性線過熱、變壓器過熱、斷路器的誤動(dòng)作等。
　　①電壓畸變：因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)有內(nèi)阻抗，所以諧波負(fù)荷電流將造成電壓波形的諧波電壓畸變(這是產(chǎn)生"平頂"波的根源)。此阻抗有兩個(gè)組成部分：電源接口(PCC)以后的電氣裝置內(nèi)部電纜線路的阻抗和PCC以前電源系統(tǒng)內(nèi)的阻抗，用戶處的供電變壓器即是PCC的一例。
　　由非線性負(fù)荷引起的畸變負(fù)荷電流在電纜的阻抗上產(chǎn)生一個(gè)畸變的電壓降。合成的畸變電壓波形加到與此同一電路上所接的全部其他負(fù)荷上，引起諧波電流的流過，即使這些負(fù)荷是線性的負(fù)荷也是如此。
　　解決的辦法是把產(chǎn)生諧波的負(fù)荷的供電線路和對(duì)諧波敏感的負(fù)荷的供電線路分開，線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷從同一電源接口點(diǎn)開始由不同的電路饋電，使非線性負(fù)荷產(chǎn)生的畸變電壓不會(huì)傳導(dǎo)到線性負(fù)荷上去。
　?、谶^零噪聲：許多電子控制器要檢測電壓的過零點(diǎn)，以確定負(fù)荷的接通時(shí)刻。這樣做是為了在電壓過零時(shí)接通感性負(fù)荷不致產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓，從而可減少電磁干擾(EMI)和半導(dǎo)體開關(guān)器件上的電壓沖擊。當(dāng)在電源上有高次諧波或瞬態(tài)過電壓時(shí)，在過零處電壓的變化率就很高且難于判定從而導(dǎo)致誤動(dòng)作。實(shí)際上在每個(gè)半波里可有多個(gè)過零點(diǎn)。
　?、壑行跃€過熱：在中性點(diǎn)直接接地的三相四線式供電系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)荷產(chǎn)生3N次諧波電流時(shí)，中性線上將流過

   在電力系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產(chǎn)生。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù)，根據(jù)法國數(shù)學(xué)家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都具有不同的頻率，幅度與相角。諧波可以區(qū)分為偶次與奇次性，第3、5、7次編號(hào)的為奇次諧波，而2、4、6、8等為偶次諧波，如基波為50Hz時(shí)，2次諧波為l00Hz，3次諧波則是150Hz。一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中， 由于對(duì)稱關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對(duì)于三相整流負(fù)載， 出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波，例如5、7、11、13、17、19等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。

　　“諧波”一詞起源于聲學(xué)。有關(guān)諧波的數(shù)學(xué)分析在18世紀(jì)和19世紀(jì)已經(jīng)奠定了良好的基礎(chǔ)。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍被廣泛應(yīng)用。電力系統(tǒng)的諧波問題早在20世紀(jì)20年代和30年代就引起了人們的注意。當(dāng)時(shí)在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年J.C.Read發(fā)表的有關(guān)變流器諧波的論文是早期有關(guān)諧波研究的經(jīng)典論文。
　　到了50年代和60年代，由于高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，發(fā)表了有關(guān)變流器引起電力系統(tǒng)諧波問題的大量論文。70年代以來，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴(yán)重。世界各國都對(duì)諧波問題予以充分和關(guān)注。上召開了多次有關(guān)諧波問題的學(xué)術(shù)會(huì)議，不少國家和學(xué)術(shù)組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。
　　諧波研究的意義，道德是因?yàn)橹C波的危害十分嚴(yán)重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于電力系統(tǒng)外部，諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。
　　2. 諧波抑制
　　為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，基本思路有兩條：一條是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償諧波，這對(duì)各種諧波源都是適用的；另一條是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為1，這當(dāng)然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。
　　裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置的傳統(tǒng)方法就是采用LC調(diào)諧濾波器。這種方法既可補(bǔ)償諧波，又可補(bǔ)償無功功率，而且結(jié)構(gòu)簡單，一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點(diǎn)是補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波，補(bǔ)償效果也不甚理想。
　　3. 無功補(bǔ)償
　　人們對(duì)有功功率的理解非常容易，而要深刻認(rèn)識(shí)無功功率卻并不是輕而易舉的。在正弦電路中，無功功率的概念是清楚的，而在含有諧波時(shí)，至今尚無獲得*的無功功率定義。但是，對(duì)無功功率這一概念的重要性，對(duì)無功補(bǔ)償重要性的認(rèn)識(shí)，卻是一致的。無功補(bǔ)償應(yīng)包含對(duì)基波無功功率補(bǔ)償和對(duì)諧波無功功率的補(bǔ)償。
　　無功功率對(duì)供電系統(tǒng)和負(fù)荷的運(yùn)行都是十分重要的。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是電感性的。因此，粗略地說，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差，這在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)；而為了輸送無功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。不僅大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件消耗無功功率，大多數(shù)負(fù)載也需要消耗無功功率。網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)地方獲得。顯然，這些無功功率如果都要由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過長距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法應(yīng)是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，這就是無功補(bǔ)償。
　　無功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c(diǎn)：
　?。?） 提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗。
　　（2） 穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線中合適的地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。
　　（3） 在電氣化鐵道等三相負(fù)載不平衡的場合，通過適當(dāng)?shù)臒o功襝可以平衡三相的有功及無功負(fù)載。
　　二、諧波和無功功率的產(chǎn)生
　　在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，阻感負(fù)載占有很大的比例。異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負(fù)載。異步電動(dòng)機(jī)和變壓器所消耗的無功功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占有很高的比例。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一些無功功率。阻感負(fù)載必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質(zhì)所決定的。
　　電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率，特別是各種相控裝置。 如相控整流器、相控交流功率調(diào)整電路和周波變流器，在工作時(shí)基波電流滯后于電網(wǎng)電壓，要消耗大量的無功功率。另外，這些裝置也會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。二極管整流電路的基波電流相位和電網(wǎng)電壓相位大致相同，所以基本不消耗基波無功功率。但是它也產(chǎn)生大量的諧波電流，因此也消耗一定的無功功率。
　　近30年來，電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，也使得電力電子裝置成為zui大的諧波源。在各種電力電子裝置中，整流裝置所占的比例zui大。目前，常用的整流電路幾乎都采用晶閘管相控整流電路或二極管整流電路，其中以三相橋式和單相橋式整流電路為zui多。帶阻感負(fù)載的整流電路所產(chǎn)生的諧波污染和功率因數(shù)滯后已為人們所熟悉。直流側(cè)采用電容濾波的二極管整流電路也是嚴(yán)懲的諧波污染源。這種電路輸入電流的基波分量相位與電源電壓相位大體相同，因而基波功率因數(shù)接近1。 但其輸入電流的諧波分量卻很大，給電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，也使得總的功率因數(shù)很低。另外，采用相控方式的交流電力調(diào)整電路及周波變流器等電力電子裝置也會(huì)在輸入側(cè)產(chǎn)生大量的諧波電流。
　　三、無功功率的影響和諧波的危害
　　1.無功功率的影響
　?。?）無功功率的增加，會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機(jī)、變壓器及其他電氣設(shè)備容量和導(dǎo)線容量增加。同時(shí)，電力用戶的起動(dòng)及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大。
　?。?）無功功率的增加，使總電流增大，因而使設(shè)備及線路的損耗增加，這是顯而易見的。
　?。?）使線路及變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無功功率負(fù)載，還會(huì)使電壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，使供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。
　　2.諧波的危害
　　理想的公用電網(wǎng)所提供的電壓應(yīng)該是單一而固定的頻率以及規(guī)定的電壓幅值。諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，也對(duì)周圍的能耐電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用以前，人們對(duì)諧波及其危害就進(jìn)行過一些研究，并有一定認(rèn)識(shí)，但那時(shí)諧波污染還沒有引起足夠的重視。近三四十年來，各種電力電子裝置的迅速發(fā)展使得公用電網(wǎng)的諧波污染日趨嚴(yán)重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發(fā)生，諧波危害的嚴(yán)重性才引起人們高度的關(guān)注。諧波對(duì)公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的危害大致有以下幾個(gè)方面。
　?。?）諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過中性線時(shí)會(huì)使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。
　?。?）諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。 諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。
　?。?）諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。
　?。?）諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測量儀表計(jì)量不準(zhǔn)確。
　?。?）諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。
　　3 諧波知識(shí) 對(duì)該問題的介紹基于以下幾個(gè)方面：基本原理，主要現(xiàn)象和防止諧波故障的建議。 由于功率轉(zhuǎn)換（整流和逆變）而導(dǎo)致配電系統(tǒng)污染的問題早在1960年代初就被許多專家意識(shí)到了。直到1980年代初，日益增長的設(shè)備故障和配電系統(tǒng)異常現(xiàn)象，使得解決這一問題成為迫在眉睫的事情。 今天，許多生產(chǎn)過程中沒有電力電子裝置是不可想象的。至少以下用電設(shè)備在每個(gè)工廠都得到了應(yīng)用： - 照明控制系統(tǒng)（亮度調(diào)節(jié)） - 開關(guān)電源（計(jì)算機(jī)，電視機(jī)） - 電動(dòng)機(jī)調(diào)速設(shè)備 - 自感飽和鐵芯 - 不間斷電源 - 整流器 - 電焊設(shè)備 - 電弧爐 - 機(jī)床（CNC） - 電子控制機(jī)構(gòu) - EDM機(jī)械 所有這些非線性用電設(shè)備產(chǎn)生諧波，它可導(dǎo)致配電系統(tǒng)本身或聯(lián)接在該系統(tǒng)上的設(shè)備故障。 僅考慮導(dǎo)致設(shè)備故障的根源就在發(fā)生故障現(xiàn)象的用電工廠內(nèi)可能是錯(cuò)誤的。故障也可能是由于相鄰工廠產(chǎn)生的諧波影響到公用配電網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生的。 在您安裝一套功率因數(shù)補(bǔ)償系統(tǒng)之前，如下工作是非常重要的：對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行測試以確定什么樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)您是合適的。 可調(diào)諧的濾波電路和組合濾波器已經(jīng)是*的針對(duì)諧波問題的解決方案。另外的方法就是使用動(dòng)態(tài)有源濾波器。本報(bào)告將詳細(xì)講解各種濾波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 1.基本術(shù)語 載波 (AF) 是附加在電網(wǎng)電壓上的一個(gè)高頻信號(hào)，用于控制路燈、 HT/NT 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和夜間儲(chǔ)能加熱器。 載波 (AF) 檢出電路 由一個(gè)初級(jí)扼流線圈和一個(gè)并聯(lián)諧振電路（次級(jí)扼流線圈和電容）并聯(lián)組成的元件。 AF 鎖相電路用于檢出供電部門加載的 AF 信號(hào)。 電抗 在電容器回路串聯(lián)扼流線圈。 電抗系數(shù) 扼流線圈的電感 X L 相對(duì)于電容電感 X C 的百分比。 標(biāo)準(zhǔn)的電抗系數(shù)是：例如 5.5% 、 7% 和 14% 。 組合濾波器 兩個(gè)不同電抗系數(shù)回路并聯(lián)以檢出雜波信號(hào)，用于低成本地清潔電網(wǎng)質(zhì)量。 Cos Φ 功率因數(shù)代表了電流和電壓之間的相位差。電感性的和電容性的 cosΦ 說明了電源的質(zhì)量特性。用 cosΦ 可以表述電網(wǎng)中的無功功率分量。 傅立葉分析 通過傅立葉分析使得將非正弦函數(shù)分解為它的諧波分量成為可能。在正弦頻率 ω 0 上的波形已知為基波分量。在頻率 n × ω 0 上的波形被稱為諧波分量。
　　諧波吸收器，調(diào)諧的
　　由一個(gè)扼流線圈和一個(gè)電容器串聯(lián)組成的諧振電路并調(diào)諧為對(duì)諧波電流具有極小的阻抗。該調(diào)諧的諧振電路用于地清除配電網(wǎng)絡(luò)中的主要諧波成分。
　　諧波吸收器，非調(diào)諧的
　　由一個(gè)扼流線圈和一個(gè)電容器串聯(lián)組成的諧振電路并調(diào)諧為低于zui低次諧波的頻率以防止諧振。
　　諧波電流
　　諧波電流是由設(shè)備或系統(tǒng)引入的非正弦特性電流。諧波電流疊加在主電源上。
　　諧波
　　其頻率為配電系統(tǒng)工作頻率倍數(shù)的波形。按其倍數(shù)稱為 n 次（ 3 、 5 、 7 等）諧波分量。
　　諧波電壓
　　諧波電壓是由諧波電流和配電系統(tǒng)上產(chǎn)生的阻抗導(dǎo)致的電壓降。
　　阻抗
　　阻抗是在特定頻率下配電系統(tǒng)某一點(diǎn)產(chǎn)生的電阻。阻抗取決于變壓器和連在系統(tǒng)上的用電設(shè)備，以及所采用導(dǎo)體的截面積和長度。
　　阻抗系數(shù)
　　阻抗系數(shù)是 AF （載波）阻抗相對(duì)于 50Hz （基波）阻抗的比率。
　　并聯(lián)諧振頻率
　　網(wǎng)絡(luò)阻抗達(dá)到zui大值的頻率。在并聯(lián)諧振電路中，電流分量 I L 和 I C 大于總電流 I 。
　　無功功率
　　電動(dòng)機(jī)和變壓器的磁能部分，以及用于能量交換目的的功率轉(zhuǎn)換器等處需要無功功率 Q 。與有功功率不同，無功功率并不做功。計(jì)量無功功率的單位是 Var 或 kvar 。
　　無功功率補(bǔ)償
　　供電部門規(guī)定一個(gè)zui小功率因數(shù)以避免電能浪費(fèi)。如果一個(gè)工廠的功率因數(shù)小于這個(gè)zui小值，它要為無功功率的部分付費(fèi)。否則它就應(yīng)該用電容器提高功率因數(shù)，這就必須在用電設(shè)備上并聯(lián)安裝電容器。
　　諧振：
　　在配電系統(tǒng)里的設(shè)備，與它們存在的電容 ( 電纜，補(bǔ)償電容器等 ) 和電感 ( 變壓器，電抗線圈等 ) 形成共振電路。后者能夠被系統(tǒng)諧波激勵(lì)而成為諧振。配電系統(tǒng)諧波的一個(gè)原因是變壓器鐵芯非線性磁化的特性。在這種情況下主要的諧波是 3 次的；它在全部 導(dǎo)體內(nèi)與單相分量具有相同的長度，因而在星形點(diǎn)上不能消除。
　　諧振頻率：
　　每個(gè)電感和電容的連接形成一個(gè)具有特定共振頻率的諧振電路。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)有幾個(gè)電感和電容就有幾個(gè)諧振頻率。
　　串聯(lián)諧振諧電路：
　　由電感（電抗器）和電容 ( 電容器 ) 串聯(lián)的電路。
　　串聯(lián)諧振頻率：
　　網(wǎng)絡(luò)的阻抗水平達(dá)到zui小的頻率。在串聯(lián)諧振電路內(nèi)分路電壓 U L 和 U C 大于總電壓 U 。
　　分量諧波
　　頻率不是基波分量倍數(shù)的正弦曲線波。
　　2. 諧波是什么？
　　諧波是主電網(wǎng)頻率的倍數(shù)。 術(shù)語“電網(wǎng)諧波 也被使用。
　　電網(wǎng)頻率 f = 50 赫茲
　　3 次諧波 f = 150 赫茲
　　5 次諧波 f = 250 赫茲
　　7 次諧波 f = 350 赫茲
　　等
　　用傅立葉分析能夠把非正弦曲線信號(hào)分解成基本部分和它的倍數(shù)。
　　3.諧波分量是如何產(chǎn)生的？
　　由于半導(dǎo)體晶閘管的開關(guān)操作和二極管、半導(dǎo)體晶閘管的非線性特性，電力系統(tǒng)的某些設(shè)備如功率轉(zhuǎn)換器比較大的背離正弦曲線波形。
　　諧波電流的產(chǎn)生是與功率轉(zhuǎn)換器的脈沖數(shù)相關(guān)的。6脈沖設(shè)備僅有5、7、11、13、17、19 ….n倍于電網(wǎng)頻率。 功率變換器的脈沖數(shù)越高，zui低次的諧波分量的頻率的次數(shù)就越高。
　　其他功率消耗裝置，例如熒光燈的電子控制調(diào)節(jié)器產(chǎn)生大強(qiáng)度的3 次諧波( 150 赫茲)。
　　在供電網(wǎng)絡(luò)阻抗( 電阻) 下這樣的非正弦曲線電流導(dǎo)致一個(gè)非正弦曲線的電壓降。 在供電網(wǎng)絡(luò)阻抗下產(chǎn)生諧波電壓的振幅等于相應(yīng)諧波電流和對(duì)應(yīng)于該電流頻率的供電網(wǎng)絡(luò)阻抗Z的乘積。 次數(shù)越高，諧波分量的振幅越低。
　　4.諧波分量在哪里發(fā)生的？　
　　只要哪里有諧波源( 參看介紹) 那里就有諧波產(chǎn)生。也有可能，諧波分量通過供電網(wǎng)絡(luò)到達(dá)用戶網(wǎng)絡(luò)。 例如，供電網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)用戶工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)可能被相鄰的另一個(gè)用戶設(shè)備產(chǎn)生的諧波所干擾。5.電容器的技術(shù)
　　MKP 和 MPP 技術(shù)之間的區(qū)別在于電力電容器在補(bǔ)償系統(tǒng)中的連接方式。
　　MKP( MKK ， MKF) 電容器：
　　這項(xiàng)技術(shù)是在聚丙烯薄膜上直接鍍金屬。其尺寸小于用 MPP 技術(shù)的電容器。因?yàn)閷?duì)生產(chǎn)過程較低的要求，其制造和原料成本比 MPP 技術(shù)要相對(duì)地低很多。 MKP 是zui普遍的電容器技術(shù)，并且由于小型化設(shè)計(jì)和電介質(zhì)的能力，它具有更多的優(yōu)點(diǎn)。
　　MPP( MKV) 電容器：
　　MPP 技術(shù)是用兩面鍍金屬的紙板作為電極，用聚丙烯薄膜作為介質(zhì)。這使得它的尺寸大于采用 MKP 技術(shù)的電容器。生產(chǎn)是非常高精密的，因?yàn)楸仨毑捎谜婵崭稍锛夹g(shù)從電容器繞組中除去全部殘余水分而且空腔內(nèi)必須填注絕緣油。這項(xiàng)技術(shù)的主要優(yōu)勢是它對(duì)高溫的耐受性能。
　　自愈：
　　兩種類型的電容器都是自愈式的。在自愈的過程中電容器儲(chǔ)存的能量在故障穿孔點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小電弧。電弧會(huì)蒸發(fā)穿孔點(diǎn)臨近位置的細(xì)小金屬，這樣恢復(fù)介質(zhì)的充分隔離。電容器的有效面積在自愈過程中不會(huì)有任何實(shí)際程度的減少。每只電容都裝有一個(gè)過壓分?jǐn)嘌b置以保護(hù)電氣或熱過載。測試是符合 VDE 560 和 IEC 70 以及 70A 標(biāo)準(zhǔn)的。
　　6. 電容器的發(fā)展
　　直到大約1978年，制造電力電容器仍然使用包含PCB的介質(zhì)注入技術(shù)。后來人們發(fā)現(xiàn)，PCB 是有毒的，這種有毒的氣體在燃燒時(shí)會(huì)釋放出來。這些電容器不再被允許使用并且必須處理，它們必須被送到處理特殊廢料的焚化裝置里或者深埋到安全的地方。
　　包含PCB 的電容器有大約30 W/kvar的功率損耗值。 電容器本身由鍍金屬紙板做成。
　　由于這種電容被禁止使用，一種新的電容技術(shù)被開發(fā)出來。為了滿足節(jié)能趨勢的要求，發(fā)展低功耗電容器成為努力的目標(biāo)。
　　新的電容器是用干燥工藝或是用充入少量油( 植物油)的技術(shù)來生產(chǎn)的?，F(xiàn)在用鍍金屬塑料薄膜代替鍍金屬紙板。因此新電容充分顯示出了其環(huán)保的特性，并且功耗僅為0.3 W/kvar。這表明改進(jìn)后使功耗降至原來的1/100。 這些電容器是根據(jù)常規(guī)電網(wǎng)條件而開發(fā)的。在能源危機(jī)的過程中，人們開始相控技術(shù)的研究。相位控制的結(jié)果是導(dǎo)致電網(wǎng)的污染和許多到現(xiàn)在才搞清楚的故障。
　　由于前一代電容器存在一個(gè)很高的自電感（所以功耗情況很差，達(dá)到現(xiàn)在的100倍），高頻的電流和電壓(諧波) 不能被吸收，而新的電容器則會(huì)更多地吸收諧波。
　　因此存在這種可能，即，新、舊電容器工作在相同的母線上時(shí)會(huì)表現(xiàn)出運(yùn)行狀況和壽命預(yù)期的很大差異， 由于上述原因有可能新電容器將在更短的時(shí)間內(nèi)損壞。
　　我們向市場提供的電力電容器是專門為用于補(bǔ)償系統(tǒng)中而開發(fā)的。電網(wǎng)條件已經(jīng)發(fā)生急劇的變化，選擇正確的電容器技術(shù)越來越重要。 電容器的使用壽命會(huì)受到如下因素的影響而縮短： -諧波負(fù)載 -較高的電網(wǎng)電壓 -高的環(huán)境溫度 我們配電系統(tǒng)中的諧波負(fù)載在持續(xù)增長。在可預(yù)知的將來，可能只有組合電抗類型的補(bǔ)償系統(tǒng)會(huì)適合使用。 很多供電公司已經(jīng)規(guī)定只能安裝帶電抗的補(bǔ)償系統(tǒng)。其它公司必須遵循他們的規(guī)定。 如果一個(gè)用戶決定繼續(xù)使用無電抗的補(bǔ)償系統(tǒng)，他起碼應(yīng)該選用更高額定電壓的電容器。這種電容器能夠耐受較高的諧波負(fù)載，但是不能避免諧振事故。諧波電流　　諧波電流就是將非正弦周期性電流函數(shù)按傅立葉級(jí)數(shù)展開時(shí)，其頻率為原周期電流頻率整數(shù)倍的各正弦分量的統(tǒng)稱。頻率等于原周期電流頻率k倍的諧波電流稱為k次諧波電流，k大于1的各諧波電流也統(tǒng)稱為高次諧波電流。

　　諧波電流也是其頻率為原周期電流頻率整數(shù)倍的各正弦分量的統(tǒng)稱.