毕业设计英文文献翻译(电力方向附带中文)(3)

谐波

服务的可靠性和电能质量已成为越来越多设施经理的关注，尤其是随着电子设备和自动化控制灵敏度提高了很多。有几种类型的电压波动可能导致问题，包括浪涌和尖峰，凹陷，谐波失真，一时中断。谐波可能导致敏感的设备出现故障和其他问题，包括变压器、线路和断路器过热传输滋扰，并降低功率因数。

什么是谐波？

谐波电压和电流的频率在正常正弦电压和电流波形时为最佳。通常，这些谐波频率是基本频率，这里是60赫兹，在美国和加拿大（赫兹）的倍数。谐波失真的最常见的来源是使用电子设备开关电源，如电脑，调速器，以及高效率的电子灯用镇流器。

谐波也造成了这些“开关负载”（也称为“非线性负载”，因为目前不随电压变化，因为它是简单的电阻和负荷的反应）：每次电流接通和关断时间使电流脉冲产生。由此产生的脉冲波形组成的谐波频率频谱，包括60赫兹和它的倍数。从这个电压畸变到失真，结果目前通常反应在系统阻抗。（阻抗是完全对立的措施—电阻，电容和电感—交变电流。）在更高频率的波形，统称为总谐波失真（THD），不执行任何有用的工作，也可以成为重要的滋扰。 谐波波形的特点是其振幅和谐波级次。在美国和加拿大，三次谐波为180赫兹或3 × 60赫兹和第五次谐波为300赫兹（5 × 60赫兹）。第三谐波（和它的倍数）是在单相负载电路的最大问题例如电脑和传真。图1显示了60赫兹交流电（AC）电压谐波时添加波形变化。 图1：在正常的电压或电流波形的谐波的影响

合并后的波形显示加入到谐波结果

基本的

联合波形

第5第7第11和第13谐波

振幅

第一阶段（度）

谐波的相关问题

任何配电线路服务在现代电子设备都存在某种程度的谐波频率。谐波并不总是导致问题，但是这些现代设备或其他非线性负载的功率越大，电压失真的程度就越厉害。由于谐波的潜在问题（或者症状）包括：

■敏感设备故障

■随机断路器跳闸

■闪烁灯

■非常高的中性电流

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■过热相导体，面板，变压器

■过早失效的变压器，不间断电源（UPS）

■降低功率因数

■降低系统的能力（因为谐波创造更多的热量，变压器和其他配电设备不能进行全额定负载）

辨别问题

没有明显症状例如断路器和变压器过热的滋扰，你如何确定引起谐波电流或电压的原因是值得关注？下面是简单的几点建议，设施经理或职员可以采取比较便宜电工测量，从插座向上检查：

■测量峰值和均方根（RMS）的一个样本的容器电压。这“波峰因素”就是峰值比电压。对于一个完全正弦电压，波峰因素将是1.4倍低波峰因素是谐波的存在明确的指标。请注意，这些测量必须用“真有效值”米——并不假设完全正弦波。

■检查配电板。移开面板覆盖 及用眼睛检查有过热迹象的组成部分，包括变色或消退绝缘端子螺丝。如果你看见任何的这些特征，检查连接紧张（因为松散的连接也可导致过热），并比较各导体电流的评级。

■测量阶段用嵌入的探头间接对不带电的互感器进行测量。如果没有谐波生成，中性线的三相配电系统目前只有相电流的不平衡。在一个均衡的三相配电系统，相电流将非常相似，而在中性导体电流应远低于目前的阶段，远远低于其额定电流容量。如果相电流类似，中性线的电流大幅度的不平衡，谐波存在。如果中性电流超过百分之七十的额定值，你需要来解决问题。

■比较变压器温度和温度的上升和铭牌额定容量负荷。如果谐波电流高，即使是轻负载变压器也会过热。变压器是接近或超过其额定温度上升，但远低于其额定容量装载是一个明显的迹象，表明谐波在工作。（许多变压器有内置的温度传感器, 如果你没有谐波，红外热像仪可以用来检测过热。）

除了这些简单的测量，有很多电力监控设备，现在市面上的生产厂家制造了各种测量和记录谐波等级的仪器。这些仪器为总谐波失真提供详细资料，以及关于个别谐波频率的强度。之后采取适当的测量以确定是否有高水平的谐波，如果有的话，要查找原因，您需要做好充分准备，选择最佳的解决方案。

谐波问题的解决方案

最好的处理谐波的方法是通过预防：选择设备及安装方法，尽量减少谐波在任何一个电路或部分设施的等级。许多电能质量问题，其中包括因谐波造成的，它发生在新设备随意添加到就系统中。然而，即使在现有的设施，这些问题通常可以用简单的解决方案，解决例如确定劣质或不存在的个别设备或整个基础设施，需要在分支电路之间移除一些负载，或增加额外的电路，以帮助隔离引起的谐波失真的敏感设备。如果措施解决不了这些简单的问题，有两种基本选择：加强分散系统承受的谐波或者安装设备，减轻或消除谐波。加强分散意味着安装双尺寸中性线或分割每一阶段单独中性线，和/或安装特大型或Krated变压器，使得允许有更大的散热量。还有谐波级断路器和仪表盘，其目的是防止由于谐波导致过热。此选择通常更适合于新的设施，由于改型目前的设备的花费同样是值得注意的。减少谐波的策略，从廉价到昂贵，包括无源谐波滤波器，隔离变压器，谐波（HMTs）减轻变压器，由谐波有限公司提供的谐波抑制系统（高速钢），和有源滤波器（见表1）。

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表1：解决谐波问题

这里有从利弊正反两方面解决谐波。这里列出了大致的解决办法，以便从便宜的到昂贵的。 初始成本。虽然他们是最昂贵的办法，但减轻变压器谐波和谐波抑制系统可以非常经济。 正确有效的运用

注：kVA = kilovol。所有费用列出美元 来源：普氏

无源滤波器（也称为陷阱），包括设备提供低阻抗路径转移到地面和设备设备提供了较高的阻抗路径阻止谐波流。这两种设备的必要性，改变他们在其中插入电路的阻抗特性。另一种被动谐波技术的缺点是，顾名思义，他们无法适应其运行电力系统的变化。这意味着改变电力系统（例如增加或去除功率因数校正电容器或更多的非线性负载）此外可能导致他们超负荷或引起“共振”，这实际上可以放大而不是减少谐波。

相反有源谐波滤波器不断调整响应监测到的谐波电流的大小，他们会不会引起共鸣。就像在汽车自动变速器，有源滤波器的设计，以适应在安装时预期的运行条件齐全，而无需操作员进一步调整。

隔离变压器隔离过滤设备，在其中隔离线路产生的谐波，保护上级设备免受谐波的影响。 这些变压器不消除电路产生的谐波问题，但可以防止影响到设施内的其他地方更敏感的设备的谐波。

谐波能减缓解压器实际上是减少谐波问题。HMTs的正确应用可以带来成本效益，因为它们既可以提高可靠性和降低能源成本。正确的应用包括那些重度，中度加载和那些谐波电流水平很高的地方。此外，HMTs是非常有效的支持临界负荷，他备份了UPS。UPS和备用发电机倾向于采用高阻抗，导致非线性负载的高电压畸变。正因为如此设备运行完美，当电力供应、公用事业可能故障时 备份系统会在从事一种实用的工具中断。请注意，这些电力系统的一些输出滤波器（或主动或被动）控制谐波的等级。是否存在这种过滤器的情况在决定之前，应增加一个HMT的。

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