1导言
近年来电力电子技能以其节能、高效、便于操控的特色，在港口的配电体系中现已广泛的被运用，尤其是整流、变频以及能量回馈等技能现已许多运用于门机、集装箱岸桥等机械设备。可是，这些新技能的运用不可避免的对港口的配电体系发生许多搅扰，特别是谐波搅扰现已成为一个不可避免的问题。某公司对配电体系进行了电能质量测验，从测验状况看，其间大部分重型设备都会向配电体系注入5次、7次等谐波。高次谐波对体系会发生各种损害，例如，变压器过热、噪音增大，电容器频频鼓肚、导致功率因数低，电缆发热严峻等。本文依据实践测验的成果，剖析港口谐波源的特色，并提出相应的办理办法。
2、谐波概述
国标《电能质量共用电网谐波GB/T14549-93》对谐波(分量)的界说是：对周期性沟通分量进行傅立叶级数分化得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。总谐波畸变率(THD)作为衡量用电质量的一个重要目标，它的界说是：周期性沟通量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比(用百分数标明)。电压总谐波畸变率以THDu标明;电流总谐波畸变率以THDi标明。
3、谐波对港口配电体系的影响
(1)设备影响
谐波使配电体系遭到污染，这都或许影响继电保护、计算机体系和精密机械或仪器正常的运转、操作，下降这些设备的运用寿命，乃至引起继电保护误动作而构成不必要的事端，形成不同程度的影响和损害，特别是对感应型电能表的影响。相关研讨标明，感应型电能表对2次以上的谐波有逐步增大的衰减特性，到达9次时已衰减掉80%以上。
2)谐波污染对电网的影响
电网无功装备容量中电容器所占份额最大，其间用户电容器约占悉数电容器的2/3。这部分电容器的规划大多只考虑无功补偿量，不考虑装设点电能质量的实践污染状况，因而，运转点电能质量目标低时，常形成一些事端，如补偿设备投不上、电容器运用寿命下降、电容器保护熔丝熔断，乃至发生串并联谐振，引发电容器的谐波过电压与过电流，导致电容器爆破等。用户电容器的办理仍按均匀功率因数进行查核，因为存在谐波，还会对功率因数发生影响，一般的，设备的输入功率因数：
从该式能够看出，当电流、电压发生畸变时，其功率因数会跟着减小。
4、港口丈量数据剖析
下面是某公司对港口作业区配电体系的测验成果剖析。
图1所示为丈量点电流波形图以及电流THDi值。该图中因为受负载影响，电流波形畸变很严峻，这是电流在正弦波形状况下叠加了各种谐波导致的，从该谐波表格能够具体看到各次谐波含有率，因为港口有许多变频器负载，导致配电体系中5次、7次、11次谐波含量过高。
图1电流波形图以及电流THDi值
图2所示为电压波形及其谐波表格。电压呈现畸变，首要原因是畸变的电流在线路谐波阻抗上发生的，因为电流畸变非常严峻，当畸变的电流流经线路阻抗时，会发生畸变的电压降，依据基尔霍夫电压规律可知，在该配电体系上的其他设备也必定是连接到畸变的电压上，然后遭到严峻影响。
图2电压波形图以及电流THDi值
图3所示为该港口门机作业时无功需求趋势图以及作业区电能状况。从图3中能够看到，这些设备在空载和负重时所需无功不同大，改变快。左图能够看到，在门机作业时，每隔1分钟左右就会有一次很大的无功需求，传统无功柜选用接触器切投，功率因数操控器(RVC)操控。RVC会设置相应的步进切投时刻，一般时刻设置会在10s到40s之间，例如ABB低压RVC步进切投时刻默以为40s，切投时刻太长跟不上负载无功需求，切投时刻太短会导致接触器、电容器等元件老化加快。跟据这一特性可知，传统的无功补偿无法盯梢快速改变的负载无功需求，这会导致功率因素数一向很低。功率因数受谐波和快速改变的负载影响，要投入更大的无功补偿或替换新的无功补偿设备，各种本钱也会随之上升。
如图4所示，受谐波影响，功率因数遍及不高，均匀仅为0.84。
图3港口门机作业时无功需求趋势图、功率和电能
由以上剖析可知，功率因数遭到谐波的影响，依据公式
运用计算机仿真能够看出当PF=0.84，THDu=5%时，THDi高达60%。
图4PF受THDi影响下降曲线
如图5所示，因为存在谐波，变压器阻抗为
，电容器阻抗为
当体系谐波较大时，变压器阻抗会变大，而电容器阻抗变小，许多谐波流入无功柜，而且在某一频次时乃至发生谐振，这些现象时刻要挟港口配电体系的安稳运转。
图5 存在谐波状况下体系阻抗示意图
5 、谐波办理计划
5.1计划剖析
通过以上剖析，该配电体系电能质量根本能够归纳了解。港口的机械设备运用许多电力电子器件，发生许多谐波，机械设备在运转时，无功需求不同大，改变快，致使传统无功柜无法及时补偿。当体系存在谐波时，无功柜过补会导致谐波被扩大，严峻时乃至发生谐振，直接使变压器过载，开关柜跳闸。
依据国标GB/T 14549-1993《电能质量 共用电网谐波》的相关规则，以及2008年5月1日起正式颁布施行的《江苏省电力保护法令》第二十八条规则，对有下列景象之一，严峻影响电力安全的用户，供电企业能够中止供电：“(一)用户的非线性阻抗特性的用电设备接入电网运转所注入电网的谐波电流或许引起公共连接点电压正弦畸变率超越国家规则标准时，在供电企业告诉后，用户不予改正的;(二)用户的冲击负荷、动摇负荷、非对称负荷对供电质量发生影响或许对安全运转构成搅扰、阻碍，在供电企业告诉后，用户不予改正的”谐波不管对电力体系仍是对用户的用电设备都形成了很大影响，依据相关规则，主张对该配电体系进行谐波办理。
5.2谐波办理的首要办法
现在按捺谐波搅扰办法首要分为无源办理办法和有源办理办法，下面临其优缺点进行剖析。
5.2.1无源谐波滤除设备
无源滤波的首要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC串联回路，并联于体系中，LC回路的谐振频率设定在需求滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，到达滤除这几回谐波的意图。其本钱低，但滤波作用不太好，因为其频率的固有约束，谐振频率设定得欠好，极易与体系发生谐振，导致谐波电流成倍激增，损害对电能质量要求比较高的精密仪器和设备。现在，市场上流转较多的滤波办法便是这一种，首要是因为低本钱，用户容易接受，可是滤波的作用很差。因为我国的中小企业大多数是私有的，业主对谐波的损害知道缺乏，一般不愿意添加的经费来办理谐波，而有的企业因为谐波的含量太大，惯例的无功补偿不能凑效，供电部门对无功的要求又非常严厉，达不到就要罚款。所以导致许多企业只注重无功补偿，消耗许多资金用于因谐波导致无功补偿无法运用的毛病上，尽管一次投入本钱较低，可是经年累月的替换保护本钱会成倍增长，归于治标不治本。
①只能按捺固定的几回谐波，而且对某次谐波在必定条件下会发生谐振而使谐波扩大，引起其他事端;
②只能补偿固定的无功功率，对改变的无功负载不能进行准确补偿;
③其滤波特性依赖于电源阻抗，受体系参数影响较大，而且其滤波特性有时很难与调压要求相和谐;
④因为对其间的元件参数和牢靠性要求较高，且不能随时刻和外界环境改变，故对无源滤波器的制造工艺要求也很高;
⑤对体系负荷改变较大的状况，不宜选用;
⑥分量与体积较大。
5.2.2有源谐波滤除设备
有源谐波滤除设备是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波作用好，在其额外的无功功率规模内，滤波作用是百分之百的。它首要是由电力电子元件组成电路，使之发生一个和体系的谐波同频率、同起伏，但相位相反的谐波电流与体系中的谐波电流抵消。其制造也较之无源滤波设备杂乱得多，一次投入本钱也就比无源滤波稍高。其首要的运用规模是计算机操控的供电体系，尤其是写字楼的供电体系、工厂的计算机操控供电体系。如今因为谐波现已对电力体系形成很大的损害，越来越多的企业开端重视办理谐波，对有源滤波设备到达了很高的认可。如图6所示为并联有源滤波器结构。
图6 并联有源滤波器结构
