常见问题

为了使电气系统以其预期的方式工作而不造成性能或寿命的重大损失，它们需要高质量的电力供应。优质电源具有以下特点：

• 它必须具有连续性的服务（不得中断）。
• 它必须具有非常低的谐波内容。
• 它必须有一个非常低的变化电压幅值。
• 它必须有非常低的瞬态电压和电流。

术语“清洁功率”用于描述被认为具有良好质量（见上文）的电力，特别是对非常低的谐波含量。因此，术语“脏功率”用于描述被认为是低质量（与上述相反）的电力，特别是对非常高的谐波含量。

在澳大利亚，我们用频率为50Hz的交流电供电。在交流电中，电荷的运动周期性地逆转方向。在直流电(DC)中，电荷只朝一个方向流动。50Hz意味着交流电的频率为50周/秒。这也被称为“基本”频率。交流是向企业和住宅输送电力的一种形式。大多数电气设备(如马达)需要清洁电力才能正常工作。这意味着电源需要是一个清晰的正弦波。

了解更多

简单来说，谐波是额外的频率，当存在在电路中时，扭曲AC正弦波。波浪的谐波是信号的组成频率，其是基频的整数倍数。例如，如果基频为F，则谐波具有2F，3F，4F ...等的频率。

谐波频率由基本频率的宽度同样间隔，并且可以通过重复添加该频率来找到。在澳大利亚电力供应的情况下，基本频率为50Hz。谐波的频率为100Hz，150Hz，200Hz，250Hz，300Hz，350Hz等。

学到更多

如果您偶尔遇到一些无法解释的情况，如闪烁的灯光、警报关闭或MCB、MCCB、RCD和接地漏电装置无明显原因跳闸，则您很可能在电气环境中遇到谐波。其他迹象是电缆过热、配电盘过热或电机过热。如果你经常更换电机的轴承和绝缘层，这是谐波存在的强烈迹象。

学到更多

谐波在电气系统内非常有害，并且可能产生严重后果。例如，谐波的存在减少了设备的寿命。如果您在预期的寿命前需要更换，则无法实现您在电机和驱动器中制造的投资。这可能非常昂贵。谐波导致事物运行热，这导致电缆和设备的压力。

从长远来看，这降低了电气系统。谐波的存在也意味着虽然您将收取您提供的电源的费用，但大量的电力可能是不可用的。谐波缓解正在采取行动，以最大限度地减少电气系统中谐波的存在，并可达到巨大的成本节约。

变速驱动器（也称为变频驱动器）是电气系统中大量谐波的创造者，因此，大部分谐波缓解工作集中在VFD的输入侧和输出侧。

学到更多

电能质量产品在电力系统中起到滤波器的作用，以限制谐波和射频干扰(RFI)。本质上，他们把“脏”的能源变成了“清洁”的能源。变速驱动器(VSD)是电力系统中大量谐波的创造者，因此，大多数谐波缓解工作集中在VSD的输入端和输出端。根据具体情况，有各种各样的产品被用来缓解谐波。

此外，还有许多方法可以减少RFI的影响，这取决于您的应用程序。对于传导射频识别，您可以选择从一个大范围的射频识别滤波器，扼流圈和脉冲变压器。RFI滤波器可作为馈通组件，或作为PCB滤波器，IEC进口滤波器和电源输入模块，三相滤波器，三相和中性线滤波器，输出滤波器，EMC/EMI扼流圈和脉冲变压器。对于辐射射频识别，您可以从多种屏蔽产品中选择。

Fuseco的电能质量顾问可以协助进行现场分析，或根据特定电气系统的细节提供建议。

学到更多

对！这是消除谐波相关问题的最佳方法。

谐波缓解在“设计中”是最具成本效益的。现有设施的缓解是可能的，但如果不采取“从头开始”的办法，成本很可能会大大增加。

减少谐波的设计与经济、性能和可靠性有关。以下三个原因都对美元有影响。

1. 经济:谐波造成能源的浪费。必须有人为此买单，供应当局已经在一般关税中反映了这一点。随着联邦和州的政治压力越来越大，要求限制电价的交叉补贴，电力供应当局将被迫惩罚给“电线杆和电线”造成压力的工业和商业消费者，这种情况有望结束。
2. 性能:谐波会降低对电能质量敏感的设备的性能，造成生产力损失、服务支出和更换寿命范围内受损设备(如电机)的额外资本支出。
3. 可靠性：建筑物或工厂内的电气网状化网络必须提供100％。由于包括虚假绊倒的故障，包括防护齿轮的虚假绊倒，通过生产中断具有严重的成本影响和利润损失。

应根据应用的类型量身定制谐波缓解解决方案。在许多方面，每个安装都是独特的，但适用的是广泛的指导原则。

商业场所

三相负荷通常为暖通空调、移动人行道和自动扶梯以及电梯。暖通空调设备产生大量谐波。

单相负荷通常提供最高的总谐波负荷。主要的电源是IT设备和照明镇流器。当谐波含量较高时，单相电路的负载平衡是一个重要的设计考虑。两阶段负荷不太频繁，但可能会保留给一些商业厨房。

租赁的变化以及设施的扩展（更多办事处，商店等）可以过度重载，因为谐波含量增加。除非安装了谐波缓解，否则可以很容易地超越子站变压器的容量。

工厂

许多负载是三相三线制的。变电站变压器可能适用于连接到中压配电的大型用户，电厂扩建可能会挑战变电站的容量。

单相负荷加在一起可能小于三相负荷。仔细考虑电路和负载减轻将提供高功率质量(例如:减少负序谐波，从转换器换相槽)，并允许控制齿轮(plc，微控制器，工业总线系统)从清洁供电运行。

由于电机的加载和卸载，功率因数通常很低或可变。考虑功率因数控制与谐波抑制相结合是重要的，最好在设计阶段做。

在共同耦合点的电压畸变

减少谐波会增加电力装置的成本，因此经常被忽视。有时â€~ suck it和see’政策被采用。

谐波不仅仅是一个内部问题。它们尽管插入变压器 - 即使是无处不在的第三次谐波，它们也会出口到供应系统中，因为安装永远不会相互平衡。

如果供电部门投诉公共耦合点（pcc）处的电压失真程度，则可能指定谐波滤波。请注意，澳大利亚谐波电压畸变的相关标准为AS/NZS 61000.3.6。供电部门可以坚持自己的最大电压畸变水平。

谐波的需求增加

随着能源监管机构更加密切地关注电杆和电线的“镀金”，通常以满足高需求间隔为基础进行辩护，消费者可以预期较差的功率因数和/或高的表观功率需求会产生相当大的额外费用。平抑需求高峰是实现低成本分销系统的唯一最重要的方法。

需求的衡量方法有以下几种:

• 最大千瓦-15/30分钟消耗
• 最大千伏安-15/30分钟需求(视在功率)
• 最大千伏-AMP反应（KVAR）-15/30分钟无功功率需求

也可以结合上述需求参数和功率因数，这通常是位移功率因数。谐波严重降低了功率因数，因此增加了视在功率。

受谐波影响的变电站变压器

购买中压而非低压电能的消费者将拥有变电站变压器，变电站变压器可能属于他们，也可能不属于他们，但由谐波引起的问题属于他们。谐波可以严重降低变压器，这并不夸张，在澳大利亚没有太多的注意到“谐波硬化”变压器。涡流损耗与幅值和谐波频率的平方成正比，将缩短变压器的使用寿命。

布线损耗和可靠性

由于谐波引起的导体中的邻近效应和集肤效应通常会增加能量损失，远远超过基频（50 Hz）下的I2R损失。这些额外的损耗会损坏配电盘，使包括中性点在内的导线过载，并导致客户电路中的电压失真€™s安装。影响保护的可靠性。磁脱扣断路器可以通过严重的电流畸变（非常高的峰值电流）脱扣，而热脱扣断路器可以通过谐波电流分量的加热效应脱扣。因此，谐波会扰乱保护装置的协调。剩余电流装置（RCD）也可能发生故障。

设计规则

网格系统的能量浪费最好是通过尽可能接近谐波产生源的谐波抑制来避免。经济可以通过聚集一些谐波产生负载，例如变速驱动器。大额定负载通常最好连接在单独的电路上。单相负载通常在配电板水平上使用三相四线谐波滤波器(对于高变异性负载建议使用有源滤波器)，以最经济的方式减轻。

中性电流补偿可以在不平衡的情况下是一个问题，并且零序列（第3，第9等）谐波补偿最佳地达到每相位。子站的变压器选择应基于具有可用预测谐波内容的安装线图。有关备用发电机的安装，缓解滤波器应避免创建领先的电源因素。对于使用无源电容器 - 组位移功率因数校正的安装，必须采用烘干扼流圈来避免谐振问题。

下载白皮书

随着电力事业继续被推到供电能力的极限，能源成本的上升和电能质量的降低将继续是消费者的问题。用户不断寻找方法，不仅可以降低能源成本，而且确保他们的流程将继续运行，无论输入电源的质量如何。为了实现这一目标，越来越多的变频驱动器、UPS系统和其他非线性负载正在安装中。交流（AC）的通常波形通常是正弦波或正弦波形。这被认为是基本波形。线性负载与正弦电压成比例地绘制电流。非线性负载，如驱动器，通过仅在波峰值附近导电改变阻抗。在波形期间打开和关闭负载会导致非正弦电流脉冲。这些脉冲将反射电流（谐波）引入配电系统。非正弦波形具有基波加上基波的积分倍数。

根据具体情况，有各种各样的产品被用来缓解谐波。Fuseco的电能质量顾问可以协助进行现场分析，或根据特定电气系统的细节提供建议。以下是产品组的简要总结:

VSD线(输入)侧

设备功能：

• 线路电抗器降低谐波的简单且经济有效的方法。提供3％和5％的版本。
• 无源谐波滤波器显著降低了从VSD返回系统的谐波，并提高了真实功率因数。
• 符合IEEE519标准。
• 有源谐波滤波器有源滤波器注入180度反向电流，以抵消谐波内容返回到系统。它们可以减轻谐波，补偿电压下降，并可以处理多个VSD相对于所需的无功功率。符合IEEE519标准。

负载（输出）VSD的一侧

设备功能：

• 装载电抗器简单和经济高效的方法，以减少谐波。提供3％和5％的版本。
• dV/dT滤波器被设计用来限制峰值电压和增加电压上升时间。除了抑制谐波，dV/dT滤波器也剪辑电压尖峰。
• 正弦波滤波器的最终负载侧谐波缓解产品。过滤所有谐波，包括反射电流、涡流、共模电流。可用于长电缆敷设（许多公里）。停止加热电缆。对电机的使用寿命很好。

线路电抗器也称为电感器、扼流圈和线路滤波器，线路电抗器用于VSD、逆变器或其他非线性器件的输入。线路电抗器具有以下特点:

• 实际上消除了麻烦的跳闸。
• 延长半导体的寿命。
• 减少谐波失真。
• 降低浪涌电流。
• 改善真正的功率因数。

变速驱动器(VSD)的制造商现在在一个竞争激烈的市场上运作，有一种趋势是提供没有输入反应堆的驱动产品，除非最终用户特别要求它。然而，用户往往不熟悉为什么反应堆有利于驱动电子的可靠性和电源的质量的原因。

• 电抗器由于电源其他位置的实用和负载切换而缓冲来自输入瞬变的电子设备。
• 电抗器可以防止高涌流，减少输入元件上的瞬态负载。
• 反应器可提高VSD / VFD CREST因子，降低电源输入线损耗。
• 电抗器控制整流器输入电路引起的线路电流谐波的排放。
• 反应器控制换向缺口对电源的影响。
• 电抗器保护并提高了VSD直流连接电容器的使用寿命。
• 反应器将差异模式低频现象减少到几百kHz。

反应堆不需要标准中的“短路电流额定值”。

不，只要你在这三个阶段都保持一致。

电抗器可以从非常低的阻抗值< 1%到高阻抗值> 15%。最常用的反应堆是3%。

一个高阻抗的反应堆等于或大于≥4%将减轻更多的谐波，但也将有更大的能量损失。

等于或小于≤1.5％的较高阻抗的反应器将具有较少的能量损失，但也减轻了稍微减少的谐波。

只要输入的电力是强大的，并且没有反映线路电压的下降或向下波动，在一个已经内置了2.5%线路反应堆的驱动系统上添加一个谐波滤波器将不是问题。串联线电抗器在滤波电路中是非常重要的。如果担心满负荷时增加的2.5%电压降，建议驱动客户移除驱动内部的2.5%线路电抗器。设计到谐波滤波器中的串联电感提供了一个电感值，这个电感值对于滤波器执行的谐波抑制水平非常重要。

是的，一个独立的第三方测试进行了评估谐波滤波器对旁路系统的使用。值得关注的是，要确保串联电感不会提供过多的线路电压降，以阻止旁路控制接触器的正常运行。一个75马力的NEMA设计的电机和驱动组件与旁路选项进行了测试。大量测试表明，在满载时，串联电抗器引起的480/120伏控制电力变压器的电压降约为10%，完全在接触器线圈跌落额定值范围内。旁路电路工作得很好，结果表明，谐波滤波器可以与标准的驱动/旁路配置一起使用，而不需要任何特殊的系统修改。

它们可以与电源输入（线路电抗器）、整流器和电容器（直流连接扼流器）之间的直流连接以及电机（电机电抗器）的驱动输出相匹配使用。在这些位置上的反应堆具有特定的影响，而这些效应绝不是相互排斥的。输入线反应器的功能与驱动输出时的滤波器有很大的不同，将两者都包含在系统中是完全合理的。

也被称为“低通滤波器”，无源谐波滤波器减少谐波在VSD，逆变器或其他非线性设备。无源谐波滤波器具有以下特点:

• 将谐波降低到5-6%。
• 减少电缆加热和线路损耗。
• 提高功率因数。
• 减少系统损失。
• 最大限度地减少对其他设备的干扰。
• 改善系统电压/电流波形。
• 防止熔断器和断路器跳闸。
• 符合IEEE519标准。

有源过滤器是在VSD的线路（输入）侧或VSD组中使用的设备。主动谐波滤波器主要用于主交换机的组谐波补偿。
有源滤波器注入180度的逆电流来抵消返回系统的谐波成分。有源谐波滤波器有以下特点:

• 将谐波降低到5%或更低。
• 无功电流控制。
• 补偿电压倾斜。
• 负载侧瞬态抑制。
• 负载侧浪涌抑制。
• 减少供应的波动和下降。
• 可以处理多个VSD相对于所需的无功功率。
• 提高电气系统效率。
• 降低操作和维护成本。
• 符合IEEE519标准。

又称电机扼流圈，负载过滤器和电感器，负载反应器用于VSD，逆变器或其他非线性设备的输出侧。负载反应堆具有以下功能：

• 将谐波降低到5%或更低。
• 保护电机免受长铅效应。
• 减少反射电流。
• 减少谐波失真。
• 降低浪涌电流。
• 降低电机温度。
• 降低电机噪音。

DV / DT过滤器设计用于保护AC电机免受长铅峰值电压的破坏性影响。DV / DT过滤器具有以下功能：

• 增加轴承寿命和正常工作时间。
• 降低共模噪声和电流。
• 防止电压尖峰超过1kV。
• 降低电机峰值电压。
• 保护电机绝缘。
• 降低电机工作温度。

该滤波器的主要目的是定位和控制dv/dt对VFD输出的影响。由于使用的电路，滤波器还减少了共模电流的内容30-40%的线路。这是特别有用的防止电机轴轴承电流，这是已知的导致过早电机轴承故障在可调频率驱动应用。

dV/dT输出滤波器的一个非常积极的作用是大大减少线路上共模电流的数量。共模电流是引起电机轴轴承电流和由此产生的电机轴承故障的现象。通过减少电流，电机轴承可以享受更长的使用寿命。dV/dT滤波器不会消除此电流，但会减少30%至40%之间的线路内容。这是值得注意的，在电机和驱动应用中非常需要。

dV/dT滤波器是针对dV/dT的驱动器输出滤波器。该滤波器在这方面非常有效，可以保护标准和特殊服务的电动机免受dv/dt的损坏影响。然而，dV/dT滤波器不返回驱动输出方波为正弦波波形，因此不称为正弦波滤波器。

SineWave滤波器专为这些应用而设计，可以为那些需要极低的失真和近乎完美的正弦波性能。

大多数dV/dT滤波器的设计和开发，以涵盖绝大多数的NEMA框架电机应用通过600马力在480伏。在该电流水平之上，dV/dT滤波器可以并联以实现使用单个设备的性能。例如，如果需要1500安培，可以并联两个750安培的装置，并通过滤波器线路和负载侧的公共电源块进行连接。

dV/dT输出滤波器被设计在VFD的直接旁边。建议将滤波器安装在驱动器10英尺(3米)以内，以妥善处理电压畸变dV/dT，以免其在线路上升级，造成电机和引线电缆损坏。

DV / DT过滤器由两个主要组件组成。滤波器的第一部分是串联电抗器，其抑制VFD的输出上的电压失真。第二组件是缓冲电路，其在典型的480伏系统上有效地降低了每微秒的电压失真DV / DT至1,000伏。这两个组件在保护电动机和驱动器的输出侧的电动机和DV / DT的影响非常有效。

DV / DT输出滤波器可用于大多数商业和工业应用，电机位于距VFD的延长距离。典型应用包括HVAC风扇，泵，输送机，钻孔应用和其他驱动应用，电机从驱动器距离大约30米到1000米。

dV/dT输出滤波器的设计目的是将峰值电压限制在大约1000伏。这些滤波器在最简单的驱动/电机应用中是成功的，其中引线长度约为1000米或更少，调制输出波形是可接受的负载。就线电抗器而言，用线电抗器实现的电感电抗可以减缓尖峰的上升时间，但不能限制它的大小。正弦波滤波器可以消除调制过程中的载波频率影响。结果是一个平滑的正弦波形和负载友好的电源。

除了保护电机外，正弦波过滤器还为VSD /逆变器提供保护。SineWave过滤器具有以下功能：

• 使用无屏蔽电机电缆可以降低工程成本。
• 电机使用寿命延长。更长的电机电缆是可能的。
• 显著降低涡流和杂散磁损耗。
• 轴承电流显著降低。
• 消除转矩波动。
• 消除电压波反射。
• 减少电机噪音，振动和热量。

正弦波滤波器是高性能L-C-R，低通滤波器。这是调谐过滤器，它结合电感，电容和电阻。

滤波器的目的是重复典型电力公司的工作。根据公用事业标准，电能质量将电压畸变限制在5%左右。这完全符合任何常规鼠笼式异步电动机的操作标准。它是公认的任何标准变压器，也应负荷到过滤器是变压器。

当驱动器是负载的重要组成部分时，就使用谐波滤波器。过滤的主要候选者是在设施中安装的变频驱动器或可调速设备，这些驱动器代表了负载的重要部分，或当规格要求有限的谐波根据适用的标准。

性能不随负载下降，在100%和50%负载时均达到优异性能。

目前没有被动谐波缓解装置，我们知道它是单相驱动器的HG7。但是，可以在单相电路中使用三相电抗器，该电路将执行有限缓解。

高耐久性电容器在任何谐波相关设备的使用寿命中都是至关重要的。流过任何谐波滤波器的谐波电流非常严苛，在电气部件上很难。早期在第一次谐波过滤器的发展中发现，发现高耐久性或谐波额定电容器至关重要，以确保使用寿命长。标准功率因数校正盖或电机启动帽是保护过滤器和驱动系统服务的差点。虽然高耐久性电容器相当昂贵，但已经发现它是一个重要的组成部分，可以节省最终客户的巨大成本。

谐波滤波器被设计用于标准NEMA设计电机上的任何标准、6脉冲和PWM驱动。如果打算在包含制动电阻或再生驱动电路的驱动系统上使用谐波滤波器，应联系供应商以确保兼容性。

在研究了当今工业中使用的标准驱动产品产品之后。标准、6脉冲、PWM驱动和标准NEMA设计电机均为兼容封装。这些驱动器在使用谐波滤波器时通常不需要特殊调整。如果您的驱动器应用程序使用独特的驱动组件，请联系驱动器制造商的技术支持人员，以澄清谐波缓解设备的限制。

真正的电力系统评估的最好方法是在设施中进行实际的电力测量。为了一个非正式的，计算机辅助的电力系统审查，TCI提供了分析程序，可以在TCI网站上找到www.transcoil.com．联系TCI技术支持，以协助遵守IEEE-519标准的援助和其他思路。

谐波滤波器与串联电抗器一起作为其设计的一部分。通常不需要一个单独的线路电抗器。

只要输入的电力是强大的，并且没有反映线路电压的下降或向下波动，在一个已经内置了2.5%线路反应堆的驱动系统上添加一个谐波滤波器将不是问题。串联线电抗器在滤波电路中是非常重要的。如果担心满负荷时增加的2.5%电压降，建议驱动客户移除驱动内部的2.5%线路电抗器。设计到谐波滤波器中的串联电感提供了一个电感值，这个电感值对于滤波器执行的谐波抑制水平非常重要。

是的，一个独立的第三方测试进行了评估谐波滤波器对旁路系统的使用。值得关注的是，要确保串联电感不会提供过多的线路电压降，以阻止旁路控制接触器的正常运行。一个75马力的NEMA设计的电机和驱动组件与旁路选项进行了测试。大量测试表明，在满载时，串联电抗器引起的480/120伏控制电力变压器的电压降约为10%，完全在接触器线圈跌落额定值范围内。旁路电路工作得很好，结果表明，谐波滤波器可以与标准的驱动/旁路配置一起使用，而不需要任何特殊的系统修改。

谐波滤波器的设计专注于驱动应用程序，但也可以用于多个电机系统。谨慎必须采取适当的尺寸的单位，以及考虑到所有的电力系统变量考虑。

解决规范和谐波极限的最佳方法是对电力系统进行适当分析，以确定当前电力系统中的谐波在共同耦合点（PCC）上的基线值。一旦找到这个值，就可以为您的设施制定适当的解决方案。对于在驱动器或滤波器端子上说明特定值的规范，通常提供一个谐波滤波器，该滤波器将满足大多数电能质量规范的限制。当今大多数工业电能质量人都依赖于IEEE/IEC的委员会研究和结果。IEEE/IEC制定的准则是他们的标准519。当客户评估驱动器或滤波器端子处的谐波含量时，大多数驱动应用谐波滤波器都能达到标准。本标准已达到行业范围内的验收水平，大部分电能质量工程师将参考本标准，公开接受谐波或低通滤波器的性能，用于驱动应用。有关IEEE/IEC-519要求的更多信息，请参考标准参考。

电能质量规范很难解释，而且常常会让人困惑。有关标准的准确定义和涉及易于理解信息的讨论，请联系我们的技术支持团队。

这些频率可以是通过电力线传导的噪声，也可以是通过空气辐射到电力线上的噪声。

共模噪声是所有电源线相对于地的电噪声。微分模噪声是一条线上相对于另一条线上的电噪声。当考虑在变速驱动应用中使用滤波器时，重要的是要注意共模降噪是最重要的因素。由于直流母线电容的存在，变频驱动器产生的差动模式或线到线的电噪声非常小。

与驱动输入电流成为选择和大小标准的重要部分的输入或线路侧设备不同，基于负载本身大小的输出设备。负载确定将通过过滤器绘制的电流。仅基于电机的全负载放大器（FLA）额定值的滤波器尺寸。我们建议您的尺寸不超过11​​0％的驱动输出过滤器，以确保驱动器，负载和过滤器之间的合适匹配。

像几乎所有的无源设备一样，有一个相关的损耗因素。实际设备效率取决于RMS电流负载。功率电阻是电压，不是电流敏感，并将经历一个恒定的损耗因数。满载损耗信息一般以瓦数表示。

IEEE是电气和电子工程师协会。

IEEE 519是一份最初于1981年发表的文件，名为“电力系统谐波控制的推荐实践和要求”。

澳大利亚有关谐波电压畸变的标准为AS/NZS 61000.3.6，符合IEEE 519的推荐标准。

如果供电机构对公共耦合点(pcc)的电压失真程度不满意，则可以指定谐波滤波以符合澳大利亚标准。

AS/NZS 61000.3.6的详细信息请参见下表

奇怪的谐波，非血统3		奇次谐波，3的倍数(三重)		甚至谐波
顺序，H.	%谐波电压	顺序，H.	%谐波电压	顺序，H.	%谐波电压
5	5	3.	5	2	2
7	5	9	1.5	4	1
11	3．5	15	0.03	6	0．5
13	3.	21	0.02	8	0．5
17	2	> 21	0.02	10	0．5
19	1.5			12	0．2
23	1.5			> 12.	0．2
25	1.5
> 25	0.2+1.1（25/h）

注意：总谐波失真（TDHV）8％最大