ETX003830 Yaskawa _厦门兴锐嘉进出口有限公司

图10 治理效果对比

6、结束语

尽管谐波造成危害以各种现象表现出来，但是导致这些危害的根本原因是谐波电流。即非线性设备工作时，向电网发射的谐波电流。因此，无论谐波治理的终目的是什么，其本质就是减小负载(可能是一组负载)向电网注入的谐波电流，也就是使电流波形尽量畸变小，因为谐波电流是谐波问题的根源，虽然在有些场合谐波治理的目标是保证电网的电压畸变率满足国家标准，但是终仍然落实到谐波电流的控制上。

谐波治理的佳位置是在非线性负载的电源入口，这样相当于将非线性负载转变成了线性负载，谐波导致的问题都迎刃而解。由于了谐波源，原来的配电系统就像工作在传统的线性负载条件下，没有任何隐患。对于设计人员来说，由于进行了谐波治理，无论进行配电系统的设计，还是进行制造系统的设计，都可以按照传统的规范进行设计，而不用考虑谐波带来的种种风险。大部分发达国家按照这个策略开展谐波治理。达到这个目的的管理措施在采购设备时，提出满足GB17625标准。

虽然在非线性负载的电源入线端治理谐波是佳方案，但是这种方案可能成本较高，根据实际系统情况，可以采用灵活的方案。通常，可以将就地谐波治理与部分谐波治理结合起来，构成一个性价比高的方案。对于功率较大的谐波源负载(例如变频器等)，采用有源滤波器进行就地谐波治理，可减小向电网注入的谐波电流。对于功率较小，比较分散的非线性负载，在母线上统一治理。在设计方案时，可以根据配电系统具体情况进行设计，以期达到一个的谐波治理效果。谐波治理方案

5.1方案分析

经过以上分析，该配电系统电能质量基本可以概括了解。港口的机械设备使用大量电力电子器件，产生大量谐波，机械设备在运行时，无功需求差别大，变化快，致使传统无功柜无法及时补偿。当系统存在谐波时，无功柜过补会导致谐波被放大，严重时甚至发生谐振，直接使变压器过载，开关柜跳闸。

根据国标GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》的相关规定，以及2008年5月1日起正式颁发实施的《江苏省电力保护条例》第二十八条规定，对有下列情形之一，严重影响电力的用户，供电企业可以中断供电：“（一）用户的非线性阻抗特性的用电设备接入电网运行所注入电网的谐波电流或者引起公共连接点电压正弦畸变率超过国家规定标准时，在供电企业通知后，用户不予改正的；（二）用户的冲击负荷、波动负荷、非对称负荷对供电质量产生影响或者对运行构成干扰、妨碍，在供电企业通知后，用户不予改正的”谐波无论对电力系统还是对用户的用电设备都造成了很大影响，根据相关规定，建议对该配电系统进行谐波治理。

5.2谐波治理的主要方式

目前抑制谐波干扰方法主要分为无源治理方式和有源治理方式，下面对其优缺点进行分析。

5.2.1无源谐波滤除装置

无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这几次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好，因为其频率的固有限制，谐振频率设定得不好，极易与系统产生谐振，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，市场上流通较多的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受，但是滤波的效果很差。由于我国的中小企业大多数是私有的，业主对谐波的危害认识不足，一般不愿意增加的经费来治理谐波，而有的企业由于谐波的含量太大，常规的无功补偿不能凑效，供电部门对无功的要求又十分严格，达不到就要罚款。所以导致很多企业只重视无功补偿，耗费大量资金用于因谐波导致无功补偿无法使用的故障上，虽然一次投入成本较低，但是经年累月的更换维护成本会成倍增长，属于治标不治本。

①只能抑制固定的几次谐波，并且对某次谐波在条件下会产生谐振而使谐波放大，引起其他事故；

②只能补偿固定的无功功率，对变化的无功负载不能进行补偿；

③其滤波特性依赖于电源阻抗，受系统参数影响较大，并且其滤波特性有时很难与调压要求相协调；

④由于对其中的元件参数和可靠性要求较高，且不能随时间和外界环境变化，故对无源滤波器的制造工艺要求也很高；

⑤对系统负荷变化较大的情况，不宜采用；

⑥重量与体积较大。

5.2.2有源谐波滤除装置

有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。其制作也较之无源滤波装置复杂得多，一次投入成本也就比无源滤波稍高。其主要的应用范围是计算机控制的供电系统，尤其是写字楼的供电系统、工厂的计算机控制供电系统。现今由于谐波已经对电力系统造成很大的危害，越来越多的企业开始关注治理谐波，对有源滤波装置达到了很高的认可。如图6所示为并联有源滤波器结构。近年来电力电子技术以其节能、、便于操控的特点，在港口的配电系统中已经广泛的被应用，尤其是整流、变频以及能量回馈等技术已经大量应用于门机、集装箱岸桥等机械设备。但是，这些新技术的使用不可避免的对港口的配电系统产生大量干扰，特别是谐波干扰已经成为一个不可避免的问题。某公司对配电系统进行了电能质量测试，从测试情况看，其中大部分重型设备都会向配电系统注入5次、7次等谐波。高次谐波对系统会产生各种危害，例如，变压器过热、噪音增大，电容器频繁鼓肚、导致功率因数低，电缆发热严重等。本文根据实际测试的结果，分析港口谐波源的特点，并提出相应的治理措施。

2、谐波概述

国标《电能质量公用电网谐波GB/T14549-93》对谐波（分量）的定义是：对周期性交流分量进行傅立叶级数分解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指标，它的定义是：周期性交流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（用百分数表示）。电压总谐波畸变率以THDu表示；电流总谐波畸变率以THDi表示。

3、谐波对港口配电系统的影响

（1）设备影响

谐波使配电系统遭到污染，这都可能影响继电保护、计算机系统和精密机械或仪器正常的运行、操作，降低这些设备的使用寿命，甚至引起继电保护误动作而形成不必要的事故，造成不同程度的影响和损害，特别是对感应型电能表的影响。相关研究表明，感应型电能表对2次以上的谐波有逐渐增大的衰减特性，达到9次时已衰减掉80％以上。

2）谐波污染对电网的影响

电网无功配置容量中电容器所占比例大，其中用户电容器约占全部电容器的2/3。这部分电容器的设计大多只考虑无功补偿量，不考虑装设点电能质量的实际污染情况，因此，运行点电能质量指标低时，常造成一些事故，如补偿装置投不上、电容器使用寿命降低、电容器保护熔丝熔断，甚至发生串并联谐振，引发电容器的谐波过电压与过电流，导致电容器爆炸等。用户电容器的管理仍按平均功率因数进行考核，由于存在谐波，还会对功率因数产生影响，一般的，设备的输入功率因数：

从该式可以看出，当电流、电压发生畸变时，其功率因数会随着减小。

CUTLER HAMMER ELJD3175 CIRCUIT BREAKER 2000

Applied Materials 0100-76005 PCB Assembly Serial Video / DNC Distribution 2000

Applied Materials 0010-09978 Lamp Heater Module 600VAC 2000

Applied Materials /AMAT 0010-17798-002 MII-077-0941 2000

AMAT APPLIED MATERIALS 0246-02066 Kit Wafer Adjustable Pin NEW 2000

AMAT APPLIED MATERIALS 0090-75015 PCBA ASSY,SBC SYNERGY 68040 CONTROLLER USED 2000

AMAT APPLIED MATERIALS 0090-01432 ASSY TC AMP LOW TEMP BESC USED 2000

AMAT APPLIED MATERIALS 0010-22158 0010-22158 TC AMP BOARD USED 2000

AMAT APPLIED MATERIALS 0010-05904 ASSY, 200MM PROD. UNIVERSAL SIGMA TV W/I NEW 2000

AMAT 3700-03042 ORINGS ID 14.975 CSD .210 CHEMRAZ 513, 80 DUROMETER, NEW 2000

AMAT 0021-77505 JIG, SUPPORT PAD, WORKING 2000

Allen Bradley Inverse Time Relay 810-A27C 810A27C Ser A 2000

0200-09706, Applied Materials, AMAT, RING CENTERING 200M 194MM NOTCH 2000

0190-35431, AMAT, APPLIED MATERIALS, ASSY, CABLE-PROBE, MOD II, 1.6M OFT, NEW 2000

0190-08677,3156024-132 /GENERATOR MF RF 900W 350KHZ/ APPLIED MATERIALS 2000

Oerlikon Leybold Vacuum Trivac Pump, Model: D4B. Unused Old Stock < 1999.99

APPLIED MATERIALS RADISYS 486 61-0367-39B 1999.99

Applied Materials P5000 RF Generator Rack&power Box 1999.99

APPLIED MATERIALS MODEL 0010-09105 OZONATOR POWER CELL ASSEMBLY 1999.99

Applied Materials AMAT FDT CE LCVME-10x LOOP CONTROLLER 0660-90102 1999.99

Applied Materials AMAT 8330 Controller 1999.99

Applied Materials AMAT 0190-35651 SERIPLEX CONTROL BUS SPX MUXADIO110 1999.99

AMAT Applied Materials 0040-09957 0040-09961 0020-32963 ESC Chuck Used 1999.99

Westinghouse Seltronic Circuit Breaker PCF32000F 2000A 1999

LEYBOLD TURBOVAC 151/ TMP 151 TURBO PUMP TURBOMOLECULAR P/N 85633 *SPINS FREELY* 1999

Leybold Oil Vane Vacuum pump SV25 109 03 3 phase dual stage 1999

General Electric Control Card 193X530BBG01 Used 1999

Applied Materials Swift Image Processing Board PCB 0100-A3570 0110-A1930 Module 1999

APPLIED MATERIALS 0100-00572 GAS PANEL DISTRIBUITON 1999

APPLIED MATERIALS 0041-36356 CARRIER, 300MM TITAN AMAT *NEW with CERT* 1999

APPLIED MATERIALS 0021-23329 SHIELD, CHAMBER SIP II 200MM AMAT *NEW IN BOX* 1999

Pedestal Focus Ring, Ardel, 100mm set of 18, Applied Materials P/N 0020-06755 1995

Leybold Inficon IC-6000 Thin Film Vacuum Deposition Controller 1995

DS-1017, LEYBOLD-HERAEUS TR-630 CENTRIFUGAL PUMP W/ MOTOR 1995

Applied Materials AMAT Pressure Switch, 0090-01357 1995

TN Technologies Power Source 885527-1 1991

Foxboro Magnetic Flowtube 6" 9306A-SIBA-PBJ-GL 1990

APPLIED MATERIALS -- 0010-29420 -- ASSEMBLY OPTICAL SENSOR/CABLE PRE-CALIBR 1990

Leybold Turbovac 50 with NT 10 Turbopump Controller And cable 1988

Applied Materials AMAT H2 Flow Switch Assy, 0090-01356 1985

Triconex Tricon Communication Module TCM 4352A 1980

Triconex Remote Extender Module Assy 4200 RXM 1980

Diagraph Ink Jet Controller IJ3000 5760001SVJD 1980

ABB Voltage Transformer PTW5-1-110-1442F 1980

Techmo Car _ J3DG007 / DH10 02 20097 1979

Reliance Rectifier Stack S6 MAXPAK 86466-69S 1979

Newco Bonnet Gate Valve 11F-CB2 14" 1979

Foxboro Flowtube 6", 8006A-WPR-PJGCNZ 1979

PCB, Digital I/O, Applied Materials P/N 0100-11002 1975

Leybold Heraeus TurboVac 1500 C Pump 1975

Siemens Drive Microprocessor Board A1-106-100-502 1955

Triconex Module Supervised DO Assy 3614E 1953

Hy-Grade Check Valve P06-GTT-G4 1952.5

OERLIKON LEYBOLD TURBOVAC TW 250-200-40 VAC CARTRIDGE HOUSING TD400 TURBO DRIVE 1950

NEW SQUARE D IPaCS Integrated Power Center 250A 480V 3P 4W EE112T3HOC HCP23594 1950

MIRRA Arm, Pad Conditioner Assy AMAT CMP 0020-78314 0020-78360 0010-78246 1950

MIRRA Arm Beltless Pad Conditioner P4 AMAT CMP 0140-77723 0020-79236 0020-77033 1950

LEYBOLD Turbotronik NT 1000/1500 VH Electronic Frequency Converter 1950

Applied Materials AMAT Regulator 43900884EV, 3800-01093 1950

Pacific Scientific R43GENA-TS-NS-VS-00 Brushless Servo Motor 3.5A 10ohms ! WOW ! 1949.99

1 USED LEYBOLD D16BCS TRIVAC DUAL STAGE ROTARY VANE VACUUM PUMP W/ GE 5KCR47UG26 1949.99

Siemens Digital Board R15E02-186 Rev H 1947

Leybold Dry Compression Vacuum Pump 100S 1942.19

Triconex Output Module Digital Assy 3601E 1925

Triconex Expansion Chassis High Density 8111 1925

Siemens Power Supply 6ES5-955-3LC41 1925

Siemens Power Supply 6ES5 955-3LC41 1925

Siemens Microprocessor 50A Drive DC A1-106-150-502 A 1925

IMO Three Screw Hydraulic Pump AA3G/NVPMCA143SJ 1925

Detroit Stoker Rotary Seal Feeder 102-5460-001 6 inch 1925

Ancaster Square Flange Rotary Feeders ACS 18" X 18" 1925

ABB Transformer Bushing O Plus C 400 Amps 1925

ABB du/dt Filter NOCH0070-62 N0CH0070-62 1925

Saunders Butterfly Valve 20" Fig. B5-516RF0B 1924