，这主要表现 在铁心中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。同时 由于以上两方面的损耗增加，因此要减少变压器的实际使用容量，或者说在选择 变压器额定容量时需要考虑留出电网中的谐波含量。除此之外，谐波还导致变压 器噪声增大，变压器的振动噪声主要是由于铁心的磁致伸缩引起的，随着谐波次 数的增加，振动频率在左右的成分使混杂噪声增加，有时还发出金属声。 对电力电缆的危害 由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从 而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小。另外，电缆的电阻 系统母线侧及线路感抗与系统串联，提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系 统并联，在定数值的电感与电容下可能发生谐振。 对用电设备的危害 对电动机的危害 谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重 时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机 旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐 波电流，当频率接近零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大 的噪声。 对低压开关设备的危害 对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大 而发热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响 越大热磁型的断路器，由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热，使得额定 电流降低与脱扣电流降低电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其 是检测峰值的电子断路器，额定电流降低得更多。由此可知，上述三种配电断路 器都可能因谐波产生误动作。 对于漏电断路器来说，由于谐波汇漏电流的作用，可能使断路器异常发热， 出现误动作或不动作。对于电磁接触器来说，谐波电流使磁体部件温升增大，影 响接点，线圈温度升高使额定电流降低。对于热继电器来说，因受谐波电流的影 响也要使额定电流降低。在工作中它们都有可能造成误动作。 对弱电系统设备的干扰 对于计算机网络通信有线电视波补偿装置不但是安全的有效的，更应是经济的，要让用户能承担的 起。本项目研发时对这些都进行了充分的考虑，所以可以说，本项目的研发和销 售不存在任何市场风险的忧虑。 技术风险分析 年前，我们就注意国内外低压滤波补偿装置的相关资料的搜集工作，对其 优缺点有了比较详细的了解。同时我公司完成了多项有关动态无功补偿的攻关课 项目简要说明 智能化全数字低压滤波补偿装置目的是研制种用于公用和工业低压 电网带有滤波功能的智能化全数字补偿装置，以解决低压电子用户由于大量非线 性负荷存在而引起的谐波畸变，消除电网污染，降低电能损耗提高功率因数与 产品加工质量，保障生产社备正常运行，使供电质量达到国家标准。 本项目研制的智能化全数字低压滤波补偿装置可满足广大电力用户对滤波 补偿装置的经济可靠和有效的迫切要求，并可替代进口产品，具有良好的市场 前景。 二立项背景与项目实施必要性 近三十年来，在被日益广泛应用的各种电力电子装置中，整流装置所占用的 比例最大，逆变器直流斩波器等所需的直流电源主要来自整流电路，常用的晶 闸管相控整流电路或二极管整流电路都是严重的谐波源。计算机彩色电视各 种办公设备和其他家用电器的普及也会造成谐波污染。上述电气设备的单台容量 虽然很小，但数量却极为庞大，其内部大都含有开关电源，各种开关电源变频 器的用量越来越多，加上荧光灯产生的谐波，使电源的谐波污染日益突出，谐波 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传, 电压和谐波电流引起电源波形的严重畸变，影响到对电力用户的供电质量。在低 压电容器无功补偿装置上还可能由于谐波的放大，产生并联电容器的损坏或谐振 事故，因此对低压电网的谐波治理和无功补偿装置的改进是当前电力系统中亟待 解决的重要课题。 输电及配电系统是设计运行于频率恒定的正弦电压和电流下的。然而，大量 的非线性负荷如晶闸管整流电路变频电路等会产生大量的谐波电流注入电 网，引起电压及电流波形畸变。 谐波电压及谐波电流的出现，对公共电网是种污染，它使用电设备所处的环 境恶化，对周围的通信系统和公共电肉以外的设备带来危害。谐波使公共电网中 的元件产生附加谐波损耗影响各种用电设备的正常工作引起公共电网的局部 并联谐振和串联谐振等等。 电网谐波靠性的依赖，任何停电事故 造成的经济损失以及政治影响都是不可忽视的。 有资料分析，发达国家以上的负荷要通过电力电子装置供电。目前我国 左右的负荷经过各类功率变换后供用户使用，随着人们节能意识及环保意识 的增强，此类负荷在我国将会迅速增加，由此带来的谐波污染问题将会更加 突出。 三低压电网的谐波源及其危害 谐波的危害 电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面 对供配电线路的危害 影响线路的稳定运行 供配电系统中的电力线路与电力变压器般采用电磁式继电器感应式继电 器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但 由于电磁式继承法电顺与感应式继电器在谐波影响下不能全面有效地起到保护 作用。晶体管继电器虽然有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波 影响，产生误动或拒动。这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 影响电网的质量 电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中 的中性线，由于荧光灯调光灯计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中 次谐波的含量较多，可达三相配电线路中，相线上的的整数倍谐波在 中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的 谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电 压，浪费电网的容量。 对电力设备的危害 对电力电容器的危害 当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得 更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的 损耗功率为无谐波时损耗功率的倍对于全膜电容器允许有谐波时的损耗 功率为无谐波时的倍，但如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会 使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和 温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中 时，还可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使 电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大， 局部放电强度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用 寿命。般来说，电压每升高，电容器的寿命就要缩短左右。再者，在 成电网污染，正弦电压波形畸形，使电力系统的发供用电设备出 现许多异常现象和故障，情况日趋严重。电力系统普遍存在的谐波污染已经 成为新形势下电力生产过程中的个突出问题。而电流和电压畸变的主要形式是 谐波畸变。以下例子原先被诊断为过负荷过压降或其他不正常情况，但后来表 明这些现象是波形畸变即谐波的症状。 用于医疗诊断的灵敏仪器经历了计算机死机和元件故障，经电能质量 分析设备发现上述问题是由于功率因数校正电容器组投切所产生的扰 动引起的。 在个大楼中的电梯不能可靠工作，分析原因是电动机控制器的个 电路对谐波畸变敏感而引起的。 个办公大楼经历了配电设备的重复故障配电变压器断路器和电 连接器。尽管负荷是平衡的，但测量到的中性线电流与相电流几乎相 等，这使得问题是由谐波电流引起变得非常明显。谐波电流来源于众 多的开关电源，开关电源是现代大多数办公电子设备如个人计算机和 复印机中采用的电源。 办公大楼内无功补偿装置的低压电容器因过热而鼓肚损坏，这些电 容器组接于向不间断电源供电的回路上。经实测发现当投入 组或组电容器时，实测得谐波电流值及电压畸变率的数值 见表。 表谐波电流实测值及电压畸变率 谐波次数次 供电电流电容器组电流 投入并联电容器容量 电容器均方根电流 电压畸变率 从表中可知，当投入电容器组时出现严重的并联谐振，将由 产生的次谐波电流放大近倍，达到，电压畸变率达到 由测量点处测得当投入电容器两组共时，电容器组的电流有效值高 达，相当于电容器额定电流值的倍，这足以充分说明引起电 容器过热损坏的原因。 近年来，我国的电力工业取得了日新月异的飞速发展，不仅装机容量空前增 加，输变电设备质量以及电力自动化水平也取得了很大发展。但与此同时，工业 负荷的种类与容量发展更快，由此引发的新问题逐渐浮出水面。比如，大量的非 线性负荷引起的电网谐波污染以及由此廷民的电力事故时有发生。应该说， 由于现代工业生产的规模自动化程度以及对供电可谐波允许值。 五主要研究开发内容与关键技术 主要研究内容 目前在谐波背景下的无功功率补偿装置大部分采用调谐电容器组补偿方式， 即电容器串联电抗器方式进行无功补偿。调谐电容器组补偿方式能使此电容器组 回路的串联谐振频率调低于最低次谐波，使其在基波时呈电容性，以提 供所需的无功功率来改善功率因数而在谐波频率时呈电感性，以防止并联谐振 的发生。电抗器和电容器的容量可决定串联谐振频率，串联电抗器时，串联 谐振频率被调低于。计算如下 当时，发生串联谐振