交通运输

交通行业之轨道交通电能质量特点

电费在轨道交通的运营成本中所占比例极大，电力能耗的大小直接影响到轨道交通运营部门的运营成本和经济效益，因此，从执行国家能源战略，提高轨道交通本身的经济效益，以及提高城市交通可持续发展能力等方面综合考虑，对轨道交通负荷特性及功率因数，谐波等主要电能质量参数进行分析，并提出治理方案，显得尤为重要。

典型负载

牵引变：

采用12或24脉冲整流，只产生11或23次以上谐波，或者采用PWM整流方式，谐波含量较低。

配电变：

照明：单相负载，主要产生3、5、7、9等（2n±1)次谐波；

UPS:三相负载，主要产生5、7、11、13等（6n±1)次谐波；

风机，电梯：变频驱动，三相负载，主要产生5、7、11、13等（6n±1)次谐波。

产生危害

轨道交通牵引供电系统采用整流机组向电动车组提供直流电源，因此不可避免产生谐波。当谐波含量超过一定范围时，对城区电力系统可能产生以下主要危害：

1）可能使电力系统的继电保护和自动装置产生误动或拒动，直接危及电网的安全运行；。

2）使各种电气设备产生附加损耗和发热，使电机产生机械振动及噪声；

3）谐波电流在电网中流动，作为一种能量，最终要消耗在线路及各种电气设备上，从而增加损耗；

4）由于电网中谐波电流的存在，通过电磁感应、电容耦合以及电气传导等作用，对周围的通信系统产生干扰，从而降低信号的传输质量；

5）谐波使电网中广泛使用的各种仪表，如电压表、电流表、有功及无功功率表、功率因数表、电度表等产生误差；

6) 增加电网中发生谐波谐振的可能，从而造成过电流或过电压引起的危险。

治理方案

利用APF谐波治理

照明设备，UPS，风机，电梯产生谐波电流，导致电压畸变，同时谐波电流会通过变压器耦合到高压侧，安装有源滤波器后，滤波器发出与负载大小相等，方向相反的谐波注入电网，与负载谐波抵消，达到滤波的目的，净化电网，可有效降低设备的故障率。有源滤波器比传统无源滤波器性能更好，能够动态补偿谐波，且不易发生谐振。

交通行业之机场电能质量特点

机场灯光站大量使用可控硅调光设备，势必产生谐波，对电网、用电设备、线路电缆等都造成一定的影响，同时，随着机场的扩建，助航灯光负载设备不断的增加，导致使用原有柴油发电机组带负载供电时，当灯光设备调节光级至四级光和五级光时，发电机组不能提供负载所需供电容量，影响机组的正常运行，并导致调光器出现输出电流失调报警。

典型负载

照明：单相负载，主要产生3、5、7、9等（2n±1)次谐波；

UPS:三相负载，主要产生5、7、11、13等（6n±1)次谐波；

电梯：变频驱动，三相负载，主要产生5、7、11、13等（6n±1)次谐波。

空调：学校安装的空调基本都是变频空调，变频空调的变频器会产生大量谐波，影响供电系统的稳定性。

产生危害

谐波的存在使得配电系统电压、电流产生畸变，功率因数下降，导致供电效率极低，当发电机供电时，由于柴油发电机无法提供全负荷运行所需的有功电能，因此调光器无法进行高光级下的电流控制和调节（高光级调节下相比低光级调节虽然功率因数有所提高，但所需的视在功率已超过发电机组的容量），严重情况下甚至可能会出现设备跳闸的现象，存在极大的安全隐患。

治理方案

1利用APF谐波治理

机场用电负荷中,可控硅调光设备产生的谐波，对电网、用电设备、线路电缆等都造成一定的影响，针对机场电网谐波现状,治理谐波的最佳解决方案是采用有源滤波技术,一般而言,有源滤波器(受控电流源)与一个产生谐波的负荷并联连接,该受控电流源产生与负荷的谐波电流大小相同相位相反的补偿电流,以此来消除负荷产生的谐波对配电网的影响。

交通设施之港口码头行业电能质量特点

港口行业的蓬勃发展，在带动了其他行业发展进步的同时，对电能的需求量也逐渐增大。大量使用的气体放电类电光源,开关电源,直流桥式抓斗卸船机成为了港口码头的主要谐波源，带来了严重的电能质量问题。

典型负载

气体放电类电光源：气体放电类光源包括荧光灯，卤化灯，霓虹灯。根据这类气体放电光源的伏安特性，其非线性特性十分严重，同时含有负的伏安特性。而气体灯具要与电感性镇流器相串联，并使其综合伏安特性不再为负才能正常工作，由于镇流器的非线性相当严重，其中三次谐波含量在20%以上，只含有奇次谐波，所以气体电光源设备属于电流型谐波源；

开关电源：高频开关电源必然存在谐波含量，会产生大量谐波，并且已成为电网最主要的污染源；

直流桥式抓斗卸船机：港口大型装卸机械的电气传动采用了晶闸管整流直流调速设备和交流变频器调速装置，在显著提高装卸机械性的同时，也带来了无功功率增大和谐波污染电网的问题。

产生危害

随着近年电子技术的在港口电力系统的广泛应用，特别是变频、整流以及能量回馈等技术在港口大型门机、集装箱岸桥等机械设备上的应用，港口供电系统中的谐波问题已经不可避免的暴露出来。

根据港口电力系统中部分装有变频调速设备的集装箱岸桥和大型门座式起重机的谐波测试情况看，其中大部分机械设备运行中有5、7次谐波注入系统，个别设备还有11、13次谐波产生。由于高次谐波对电气设备的正常运行具有非常的危害性，其所造成的损失已不胜枚举。例如，熔断器爆炸、电抗器过热烧毁、电容器鼓肚、PT绝缘击穿、变压器出力和寿命降低等问题在港口电力系统中就曾有发生。

治理方案

1利用SVG实现无功补偿

提高港口供电可靠性和电能质量的传统做法是加设晶闸管投切电容、晶闸管控制电抗器和磁控电抗器等无功补偿设备,并采用LC滤波器减小谐波畸变的影响,与传统的无功补偿装置相比,SVG能够实时动态补偿，不会发生过补，欠补，可以稳定系统电压。

SVG选型：SVG的补偿容量一般按照变压器容量的30%来选择。

2利用APF谐波治理

港口用电负荷中,大量非线性负荷产生的高频谐波电流常带来很多意想不到的麻烦:会使变压器、电缆和其它电力组件产生附加热损耗;造成控制、保护和测量系统的功能异常,通信和数据网络也因此受到谐波干扰,这是现代电力电子控制设备最大的弊端。

针对港口电网谐波现状,治理谐波的最佳解决方案是采用有源滤波技术,一般而言,有源滤波器(受控电流源)与一个产生谐波的负荷并联连接,该受控电流源产生与负荷的谐波电流大小相同相位相反的补偿电流,以此来消除负荷产生的谐波对配电网的影响。