工业设施中的电能质量和谐波
工业设施中的电能质量和谐波
Intonepower APF 和 SVG 产品全面指南及介绍
摘要：在工业环境中，非工业设备产生的谐波电流会造成严重的干扰。线性负载谐波会导致诸多严重问题，例如设备可靠性降低和使用寿命缩短。本文探讨了谐波的来源、其对工业设施的影响以及潜在的解决方案。此外，本文还介绍了Intonepower的先进技术。有源电力滤波器（APF） 和 静态变量生成器（SVG） 用于优化电源质量管理的产品。
介绍
电力系统谐波是工业设施中日益严重的问题。本文深入探讨了谐波电流和电压的成因及后果，阐述了适用的行业标准，并讨论了功率因数校正电容器对谐波的影响以及可能的解决方案。此外，本文还重点介绍了英通动力（Intonepower）的先进APF和SVG产品。
工业设施中谐波的影响
非线性负载会向系统中注入谐波电流，这些谐波电流流经系统阻抗时会造成电压畸变。这会导致设备运行可靠性和使用寿命降低。潜在问题包括：
变压器过热
变压器绕组涡流损耗和其他杂散损耗随负载电流频率的平方而增大。负载电流中的谐波是造成变压器发热的重要因素。
设备误操作
断路器、可调速驱动器、可编程逻辑控制器和其他设备在谐波环境下可能无法正常工作。电压畸变会导致控制输入信号测量不准确，进而引发时钟运行过快、电机调速系统出现振荡和摆动以及断路器故障等问题。此外，它还会降低电子设备承受瞬时电压骤降和中断的能力。
功率因数校正电容器失效
系统中功率因数校正电容器的存在会加剧谐波问题。电容器可能导致系统在谐波频率附近发生谐振，从而产生高电压和/或电流畸变，这可能会损坏电容器或导致电容器熔断器/断路器误动作。
谐波的来源
电力系统中的非线性元件主要分为三类：
可饱和器件
变压器、电机和铁芯电感器都属于此类。谐波的产生是由于这些器件的非线性磁化特性。虽然变压器在高电压下会发生饱和，导致磁化电流中的谐波含量增加，但由于电机和铁芯电感器的特殊设计，它们不太可能成为主要的谐波源。
电弧装置
电弧炉、电弧焊机和带磁性镇流器的放电式照明设备都是电弧产生装置的例子。电弧炉因其产生大量谐波而臭名昭著。放电式照明设备也会造成谐波问题。
可调速驱动器
可调速驱动器是工业设施中谐波的主要来源之一。它们可以根据所用电机的类型（直流或交流）和逆变器的类型（VSI 或 CSI）进行分类。不同类型的驱动器具有不同的谐波特性和潜在的解决方案，例如使用交流线路扼流圈和考虑谐波消除。
Intonepower的APF和SVG产品
Intonepower 提供最先进的 APF 和 SVG 产品，以解决工业设施中的电力质量问题。
有源电力滤波器（APF）
有源滤波器（APF）旨在动态滤除谐波电流，从而降低电压畸变并提高电能质量。它持续监测电力系统，并注入补偿电流以抵消非线性负载产生的谐波电流。这有助于提高设备可靠性、延长使用寿命并改善电力系统的整体性能。
SVG 是一种灵活的电力电子设备，可提供动态无功功率补偿。它有助于维持稳定的电压曲线，降低功率损耗，并提高功率因数。通过快速响应负载变化，SVG 可增强电力系统的稳定性和效率。
谐波和功率因数
功率因数是衡量电力利用效率的指标。在存在谐波的系统中，定义了两种功率因数：真功率因数 (TPF) 和位移功率因数 (DPF)。谐波会对功率因数产生负面影响，导致电力公司罚款。然而，Intonepower 的产品可以帮助提高功率因数并降低谐波水平，从而最大限度地降低罚款风险。
系统阻抗评估
谐波电流引起的电压畸变与电力系统的阻抗密切相关。了解系统阻抗对于评估谐波的影响和实施有效的解决方案至关重要。电容器组和谐波滤波器会对系统阻抗产生显著影响。
电容器组对系统阻抗的影响
当电容器与变压器/电抗器并联组合的阻抗趋于无穷大时，电容器组会发生并联谐振。这会导致高压畸变和较大的环流。然而，系统中的阻性负载可以提供阻尼，防止灾难性的电压和电流。电容器也可能引入串联谐振，这会增加电容器的电流占空比，并可能导致保险丝误动作或电容器失效。
谐波滤波器对系统阻抗的影响
单调谐陷波滤波器常用于抑制谐波，也可设计用于功率因数校正。通过将谐波电流导入滤波器，它们可以降低电压畸变并改善电能质量。滤波器设计是一个迭代过程，必须符合行业标准。
概括
本文全面概述了工业设施中电力系统的谐波，包括其来源、影响和解决方案。Intonepower 的 APF 和 SVG 产品为电能质量管理提供了有效的解决方案，确保工业设备的可靠运行和电力系统的稳定运行。了解更多电能质量解决方案，欢迎随时联系我们： sales@intonepower.com