领步浅谈：舞台电力系统谐波的产生和抑制措施！

返回列表来源：领步电能质量发布时间：2016-05-13分享加入收藏关注：-

         舞台电力系统主要包括舞台灯光、扩声和舞台机械等系统用电。由于用电负荷中大量非线性负载设备的使用，产生了大量谐波电流，对供电电网及用电设备产生了严重的污染，舞台灯光系统中的可控硅调光设备引起的电流波形畸变是主要谐波。

         对可控硅调光设备所产生的谐波进行专项治理，降低其对电网和用电设备的影响，可减少对调光设备本身和舞台扩声系统、舞台机械自动控制系统等重要电子设备的影响，改善电网质量，确保本单位电力配电系统安全、有效运行。所以谐波治理也越来越多得得到人们的关注与重视。

         可控硅调光器是目前舞台照明、电视演播室照明领域的主流设备，它实质上是一个单相的相位控制交流调压器，是一种典型的非线性电气设备，通过可控硅调光技术对照明系统进行控制，用改变正弦波的触发脉冲导通角度来实现输出电压高低的调整。由于可控硅导通角度的改变，使得调光器输出的电压波形发生了变化，输出的已经不再是周期性的正弦波，而是非正弦波，导致电压、电流波形发生了畸变。对该周期性非正弦分量进行傅立叶级数分析可知，可控硅调光过程中输出的负荷电压除含有与电源同频率的基波成分外，还含一系列频率为电源频率奇次倍的高次谐波，这些高次谐波通过导线传导到其他负载，引起电网电源电压波形畸变，形成对电网系统的谐波污染（谐波分析见表1）：

编号	负载类型	主要谐波频谱	谐波畸变变化特征	对电源电能质量的影响
1	舞台灯光系统（可控硅调光系统设备）	3/5/7/9/11/13/15/17与高次谐波	总谐波含量随调光系统工作快速变化，谐波成分相对幅值高（谐波畸变率26%-110%，可控硅导通角在30°时谐波畸变Z大高达110%）	大容量谐波会严重影响调光系统载流安全，产生的3N次谐波叠加在零线上引起零线电流较大（通常为相线电流的1.5-2.5倍，Z大可达到相线电流的3倍）
2	舞台非线性负载、电声设备、机械设备、控制与通讯设备	3/5/7/11/13与高次谐波	随设备变动	电源质量严重影响设备工作，由于谐波引起的电磁干扰造成音箱设备声音失真或噪音较大。

表1 剧院配电系统电能谐波分析一览表

舞台电力系统中谐波抑制措施

         谐波抑制的措施主要有两种：一是主动治理，即从谐波源本身出发，通过改进用电设备，使其不产生或少产生谐波，目前用备受关注的正弦波电子调光系统取代可控硅调光系统就是一种非常有效的主动治理方式；二是被动治理，本着谁污染、谁治理的原则，即在谐波源端通过安装电力滤波器，阻止谐波注入电网，或者阻止电力系统的谐波流入负载端。

1、无源滤波器
         为抑制可控硅调光中谐波的产生，生产调光器的厂家通常在可控硅的单相输出回路上设置高频电感电容滤波器，减缓电流变化上升的时间，这种在谐波源处滤出谐波的方法，可以较大地减少高次谐波的分量。目前在可控硅单相调光回路中普遍采用LC无源滤波器，由L（电感）与C（电容）构成一串联谐振支路，谐振频率f由L和C所确定。当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可抑制该次谐波流入电网。LC无源滤波器有投资少、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，它在吸收高次谐波的同时，还具有改善功率因数的功能。但是在一个调光回路上厂家只是设计了一个LC滤波支路，是针对一个谐波电流频率而设置的，而对于多频率的谐波电流，需分别设置多个LC滤波支路，这样做可能造成彼此相互干扰，又会导致顾此失彼，而且设备量的增加还会受到系统参数的限制，可能产生谐振，放大谐波。

2、有源滤波器
         与无源滤波器相比，北京领步公司LBAPF系列有源滤波器具有高度补偿可控和快速自适应响应性，能抑制各次谐波，具有动态补偿的特点，弥补了无源滤波器的不足。它有一机多能的作用，性价比较为合理，滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；更具有自适应功能，可自动跟踪补偿抑制变化中的多次谐波。
在实际应用中，针对谐波产生的原因和强弱进行技术经济分析和设计，可根据谐波的严重性及危害程度，装设必要的LC无源滤波器、有源滤波器或二者混合使用，从谐波产生的源头上减少谐波的干扰。

         并联型有源滤波器实质上是一个补偿受控、快速反应的谐波电流源，与非线性负荷并联，自动检测非线性负荷产生的谐波电流。DSP产生的控制信号控制IGBT高速开关器件，经过输出电抗器，输出与负荷产生的谐波电流大小相等、相位相反的谐波电流，起到消除谐波的作用。

3、三次谐波电流滤波器

         领步（北京）电能质量设备有限公司引进航天科工技术开发成功的精确自控型LB3NBF三次谐波电流滤波器， 不仅是当前市场中能从源头上彻底治理3次谐波电流的特别产品， 也是对三相四线制配电系统中相线和零线上的3次谐波电流能同时全面精确治理的专用滤波装置， 该装置已经在消除3次谐波电流引发的零线电流异常增高、母排发热振荡、变压器过温异响等谐波危害方面得到了广泛的应用。

         LB3NBF 安装在变压器的次级端，串联在零线上。LB3NBF 对于 3 次谐波电流具有很高的阻抗，能够阻断 3 次谐波电流从零线流回变压器，因此称为 3 次谐波电流零线滤波器。我们知道，相线与零线共同构成了 3 次谐波电流的通路，如果零线阻断了 3次谐波电流，相线上自然就没有 3 次谐波电流了。因此，LB3NBF 能够对整个供电系统的 3 次谐波电流进行治理。用 LB3NBF 治理零线的 3 次谐波电流主要的好处是从全系统的角度治理， 配电系统上的任何设备都能够受益。

         在进行谐波治理方案设计及产品选型时，需根据剧院配电系统和负荷情况的不同，设计不同的解决方案。有源滤波器的安装与谐波源越近，滤波效果越好，这是减小谐波电流和谐波电压畸变的Z好办法。但在一些非线性负荷分布分散负载的场合，可以采取变压器总补偿或二级配电补偿的方案，根据实际情况可配合使用不同方案。有源滤波器安装位置非常灵活，可根据设计需要达到理想的谐波治理效果。而三次谐波滤波器又是我公司推出的专门针对三次谐波进行治理的滤波装置，非常适用于剧场、商业办公楼等项目的LED或舞台灯光负载，导致的三次谐波危害治理。要获取详细的治理方案或产品信息，欢迎您拨打全国免费服务热线：400-056-5258进行咨询，我们期待您的来电！

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本文标签：舞台灯光谐波治理 LED谐波治理 谐波抑制措施

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