1 諧波對互感器的影響
根據(jù)理論分析與實(shí)驗(yàn)證明，互感器的頻響特性和互感器的準(zhǔn)確等級有關(guān)。電流互感器 (TA)在lkHz的范圍內(nèi)幅頻特性是平坦的，當(dāng)頻率低于20kHz時(shí)，TA的幅度誤差小于3％。但對電壓互感器 (Tv)測試表明，當(dāng)互感器的負(fù)載電阻為100時(shí)，各類電壓互感器幅值誤差達(dá)到3％的頻率為1~6kHz。而且對奇次諧波而言。TV變比誤差隨諧波次數(shù)增加而非線性地變大，TV的負(fù)載對其頻響特性的影響無明顯規(guī)律：對偶次諧波而言，TV變比誤差的非線性增加比奇次諧波時(shí)更快 。
2諧波對感應(yīng)式電能表的影響
感應(yīng)式電能表是針對非常狹窄頻率范圍的正弦電流和電壓波形而設(shè)計(jì)的。當(dāng)頻率與額定頻率不同時(shí),會引起電流、電壓工作磁通幅值及它們之間相位角的改變，使驅(qū)動力矩、治理力矩、補(bǔ)償力矩及鐵芯損耗發(fā)生相對變化，從而引起感應(yīng)式電能表計(jì)數(shù)誤差的變化。感應(yīng)式電能表頻響曲線的平坦與否，對它在諧波功率下的計(jì)數(shù)影響甚大。頻響特性曲線下降的原因是感應(yīng)式電能表轉(zhuǎn)盤渦流路徑的 等效轉(zhuǎn)盤阻抗及其阻抗角隨頻率增高而變大所致。當(dāng)電壓和電流均發(fā)生畸變時(shí)產(chǎn)生了諧波功率，感應(yīng)式電能表基本上忽略了5次以上的高次諧波功率。感應(yīng)式電能表少計(jì)量3次諧波功率5%~30%、5次諧波功率80%~95%。值得注意的是，諧波功率的潮流對感應(yīng)式電能表的計(jì)量有很大影響。感應(yīng)式電能表計(jì)量的電能值為：
式中：E1、Eh的符號可正可負(fù),由實(shí)際潮流方向確定，C1、Ch為相應(yīng)的基波、諧波的系數(shù)。C1=1、Ch,≤1,且隨諧波次數(shù)的增加而減小。由式(1)可見，對于線性用戶，基波和諧波潮流一致，感應(yīng)式電能表少計(jì)量了用戶消耗的電能，但計(jì)量的電能仍大于基波電能；對于非線性用戶，用戶自身向電網(wǎng)輸送諧波分量，諧波潮流與基波潮流相反，感應(yīng)式電能表計(jì)量的值大于用戶消耗的電能而小于用戶所消耗的基波電能。
3諧波對全電子式電能表的影響
目前所釆用的全電子式電能表，其計(jì)量原理都是對電壓、電流瞬時(shí)值進(jìn)行采集積分。因此，當(dāng)諧波存在時(shí)，只要測得的讀數(shù)在誤差允許范圍內(nèi)，可認(rèn)為是基波和諧波有功電能的代數(shù)和。全電子式電能表的頻響特性曲線相對平坦，可近似認(rèn)為無衰減，其對諧波功率的響應(yīng)和對基波功率的響應(yīng)基本相同。分析表明，全電子式電能表把基波功率和諧波功率一同計(jì)量,在諧波存在情況下其計(jì)量誤差比感應(yīng)式電能表的誤差要大。
4諧波的綜合治理
4.1 濾波器治理方法
諧波預(yù)防措施主要有2個：一個是選用諧波電流小的設(shè)備;另一個是對諧波電流進(jìn)行治理。如果沒有滿足相應(yīng)諧波限制標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，就要附加諧波治理設(shè)備。簡單的方法就是在諧波源負(fù)載處安裝諧波濾波器，下面介紹濾波器的選擇方法。
(1) 設(shè)備級濾波器的選擇：建議選擇無源濾波器，因?yàn)闊o源濾波器的成本低，可靠性高(要求高于諧波源設(shè)備)。設(shè)計(jì)良好的無源濾波器能夠保證THD<8%,并且在80%負(fù)荷條件下不會發(fā)出容性無功。如果諧波源的負(fù)荷工況大部分場合低于50%,無源濾波器會產(chǎn)生容性無功， 這時(shí)可以考慮有源濾波器。采用有源濾波器時(shí)，要選擇電磁兼容特性良好的，因?yàn)橛性礊V波器的工作原理類似于變頻器，輸出以PWM電壓波形為主的能量，如果沒有經(jīng)過良好的電磁兼容設(shè)計(jì)，會向電網(wǎng)注入較強(qiáng)的射頻干擾，形成新的干擾。
(2) 分配電柜(盤)級濾波器的選擇：建議選擇有源濾波器，因?yàn)槟妇€級的無源濾波器會產(chǎn)生較大的容性無功，而整流電路并不需要補(bǔ)償容性無功功率。
(3) 主配電柜(變壓器下端)濾波器的選擇：根據(jù)實(shí)際情況決定用有源濾波器還是無源濾波器。如果系統(tǒng)需要補(bǔ)償無功功率，可以采用無源濾波器，一舉兩得。如果系統(tǒng)不需要補(bǔ)償無功功率，選擇有源濾波器。當(dāng)然，也可以將兩者結(jié)合起來，獲得高的性價(jià)比，具體方法需要根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行論證。
諧波綜合治理的目的是以低成本獲得高的效益。這里，高的效益是從企業(yè)和電力公司2個角度來衡量的。過去，企業(yè)從事諧波治理是被動的，也就是說，是單純?yōu)榱藵M足供電企業(yè)的要求而采取諧波治理，但這樣做實(shí)際上是為了保證大多數(shù)企業(yè)的用電利益。基于上面的理念，諧波治理應(yīng)盡量在下游進(jìn)行,這樣企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)獲得效益高，而當(dāng)內(nèi)部電網(wǎng)改善后，供電企業(yè)所關(guān)注的公共電網(wǎng)的質(zhì)量自然就得到了保證。
4.2 綜合治理方法
在諧波源上進(jìn)行諧波治理的優(yōu)點(diǎn)是顯然的。由于消除了諧波源，原來的配電系統(tǒng)就像工作在傳統(tǒng)的線性負(fù)載條件下，沒有任何隱患，制造系統(tǒng)幾乎沒有由于電壓畸變導(dǎo)致的電磁兼容性風(fēng)險(xiǎn)。作為設(shè)計(jì)人員，無論進(jìn)行配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還是進(jìn)行制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，都可以按照傳統(tǒng)的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不用考慮諧波帶來的種種風(fēng)險(xiǎn)。雖然在非線性負(fù)載的電源入線端治理諧波是好的方案，但是這種方案可能成本較高，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)情況，可以釆用靈活的方案，也就是綜合治理。
（1）對于功率較大（例如22kW以上）的諧波源（變頻 器、UPS及中頻爐等），在這些設(shè)備的電源入口處治理。
（2）在分配電柜，根據(jù)諧波電流的大小，決定是否需要采取治理，如果諧波電流畸變率超過20%,建議進(jìn)行治理，使其達(dá)到10%以下。
（3）在總配電柜（變壓器的下端），根據(jù)諧波電流的情況，決定是否需要進(jìn)行治理。浦常，以供電企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，如果諧波電流超過標(biāo)準(zhǔn)要求就進(jìn)行治理，否則不用治理。
5 安科瑞諧波治理產(chǎn)品選型
5.1立柜式
| 型號(立柜式) | 補(bǔ)償電流 | 柜體尺寸 W×D×H (mm) | 進(jìn)出線方式 |
AN APF□ -380 /□ G □ | 30A~600A | 800×1000×2200 （其他尺寸可定制） | 穿銅排 下進(jìn)下出 （其他方式可定制） |
備注：具體尺寸按報(bào)價(jià)方案為準(zhǔn)。
5.2模塊化
壁掛式APF | 型號 | 補(bǔ)償電流 | 柜體尺寸 W×D×H (mm) | 進(jìn)出線方式 |
| AN APF □-380 /□ B □ | 30A~60A | 485*275*610 | 上進(jìn)上出 |
| 75A~100A | 485*240*615 | ||
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抽屜式APF | 型號 | 補(bǔ)償電流 | 柜體尺寸 W×D×H (mm) | 進(jìn)出線方式 |
| AN APF □-380 /□ C □ | 30A~60A | 485*610*275 | 后進(jìn)后出 |
| 75A~100A | 485*615*215 |
6結(jié)束語
電能計(jì)量受諧波影響，給供用電雙方帶來了巨大的影響和損失。由于諧波造成了供電企業(yè)線損和電力營運(yùn)企業(yè)非經(jīng)營性成本的增加，所以加強(qiáng)諧波治理刻不容緩,供電企業(yè)和電力客戶都應(yīng)積極想方設(shè)法改善電網(wǎng)諧波狀況。
參考文獻(xiàn)
[1] 朱云鶴，李月林，江滔泓，林旭，凌鳴泉，諧波對電能計(jì)量的影響及其治理[J]技術(shù)應(yīng)用
[2] 安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測與治理選型手冊.2019.11版
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版
