谐波概述 国际电力电子工程师协会IEEE对电能质量的定义是：“合格电能质量的概念指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是均适合于该设备的正常工作的”，并正式采用了"Power quality" （电能质量）这一术语。国标GB/T 32507-2016 《电能质量术语》中定义：电能质量是指电力系统指定点处的电特性，关系到供用电设备正常工作（或运行）的电压，电流的各种指标偏离基准技术參数的程度。简单来说，电能质量是指供电电压及负载电流的幅值、频率、相角、波形等关键指标稳定可靠、合乎标准要求。电能质量的好坏关系到企业人员和设备的安全性、能耗和经济性、系统供电的连续性等诸多方面的问题。电能质量咨询服务是通过专业的检测分析并依据标准规定，来发现供电系统中存在的电能质量相关问题。
电能质量的主要问题
电能质量的主要问题包括：电压偏差、电压三相不平衡、谐波和间谐波、电压的波动和电压的闪变、频率偏差。前面三个是最常见、也是最主要的电能质量问题。
电能质量问题产生原因
一、电压偏差
产生原因： 电压偏差指的是供电电压不稳定，存在电压上升或下跌情况。GB/T12325-2008 《电能质量供电电压偏差》中规定：35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10% ；20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的土7% ； 220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%，-10%。
主要危害：
计算机数据丢失 引起接触器脱扣或低压保护启动,造成电动机,电梯等停顿 PLC停止工作,自动化装置停顿或误动作,变频调速器停顿 精密产品的损坏和浪费,原料报废,造成数万甚至数百万元的损失。
治理方案：
电压暂降治理通常是在供电系统与用户设备间加装补偿装置，包括：不间断电源( UPS )、固态切换开关（STS)和动态电压恢复器（DVR)。
I、 UPS是解决供电中断的有效方法，能提供几分钟到几小时的电能供应，同时也能抑制电压暂降。但需要注意的是：UPS储能电池维护成本较高且不适用于负荷剧烈变动的负载，如变频电机、伺服驱动系统、智能机器人等对电网冲击性大的负荷。
II、STS适用于由两条不同母线或者不同变电所的线路供电的客户，在电压中断或者下降时，STS能在13ms内切换到正常电源，不过应用STS的前提是有备用电源。
III、对于敏感负荷，DVR能在毫秒级的时间内给负荷侧补偿适当的跌落电压。它的两个重要参数是响应时间、暂降保护深度。DVR可在3ms内（如图）完成电压补偿，使工厂设备几乎感受不到电压扰动。不过电网电压跌至50%以下，或完全中断时，DVR无法进行有效补偿。因此DVR适用于电压跌落在0-50%范围的情形。
二、电压三相不平衡
指三相电压的值超过规定标准, GB/T 15543-2008 《电能质量三相电压不平衡》中规定：电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2% ，短时不得超过4% ；低压系统零序电压限值暂不做规定，但各相电压必须满足GB/T12325的要求。接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值为13%，短时不超过26%。
产生原因三相不平衡大多是因为三相线路参数或负荷不对称导致，局部区域的拆迁，移表或者用电用户的增加以及临时用电和季节性用电的不确定性，都会加重三相负荷的不平衡性。
主要危害增加线路电能损耗,导致继电保护和自动装置误动作引起电动机震动，加速绝缘老化造成变压器局部过热，缩短寿命。
治理方案
- 将不对称负荷分散接到不同的供电点，以减小集中连接造成不平衡度超标问题；或使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化（换相连接）；也可将不对称负荷接到更高电压级上供电，以使连接点的短路容量SSC足多大（例如对于单相负荷，SSC大于50倍负荷容量时,就能保证连接点的电压不平衡度小于2%）。
- 采用平衡装置，分别是换相开关、电容和SVG ，后面两种方法主要是用在台区集中进行治理，换相开关作为新兴的产品，用在用户支路负荷的末端，进行实际负荷的切换。
三、公共电网谐波
GB/T14549-93 《电能质量公用电网谐波》中规定：6 ~ 220kV各级公用电网电压（相电压）总谐波畸是0.38kV为5.0%，6~ 10kV为4.0%，35 ~ 66kV为3.0%， 110KV为2.0% ；用户注入电网的谐波电流允许值应保证各级电网谐波电压在限值范围内。实际操作中，谐波(harmonic wave)是指电流中所含有的频率为基波的
整数倍的分量，通过对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，就可以计算出谐波。
产生原因谐波产生的主要来源是含有半导体等非线性电气元件的用电设备。比如工业中常见的各种整流电气装置、大容量变频器、大型交直流变换装置以及其他的电力、电子装置，其次是含有电弧和铁磁材料等的非线性材料的用电设备，比如电弧炉、变压器、发电机组等电气设备。
主要危害
- 谐波会导致计算机设备和不间断电源系统（UPS）设备的工作失常
- 电动机效率下降，引起发热、振动和高频噪声
- 导线和设备损耗增大 电能计量错误，通讯信号干扰 烧毁电抗器和电容
治理方案
- 无源滤波器：利用电感、电容和电阻的组合设计构成的有源滤波电路，对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路，可滤除某一次或多次谐波，但该方案只适用某单词谐波较高的场合，且滤除精度较差。
- 有源电力滤波器（APF：Active powet filter）：采用永固动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应谐波电流，实现了动态跟踪补偿。
四、电压波动闪变
产生原因
主要原因是大型负载启动、系统电源容量不够、雷击或短路、负载严重不平衡等。
主要危害
- 动与闪变大多产生于配电系统，并通过配单变压器传递到低压侧的用户电源端。电力系统负荷快速增长，冲击性负荷（注入电弧炉、轧机、电焊机、电力机车以及大电动机启动等）的广泛使用，是的某些供电系统的电源波动对生产造成了严重影响：
- 影响金属冶炼时间，增加电能损耗
- 电压波动造成炉钢水波动，影响炼钢品质
- 影响焊接质量
- 造成电动机振动和发热，绝缘过早老化
治理方案
- 静止无功补偿器( SVC )：TCR型的SVC是目前较成熟的动态无功补偿装置，可提高功率因数、稳定电压、滤除谐波抑制闪变和改善三相不平衡的功能。由于采用晶闸管的触发角调节，TCR的控制器最快动态响应时间可达到10 ms，但由于普通晶闸管开通后只能待电流自然过零关断，总响应时间要20-30ms ，因此，对于闪变的抑制效果并不理想。
- 静止无功发生器(SVG)：SVG是较为先进的动态无功补偿装置，它通过可关断半导体器件（GTO、IGBT或IGCT）控制快速发出平滑可调的容性和感性无功功率抑制电压波动和闪变，SVG的最快动态响应时间可达5ms。
五、频率偏差国电力系统的标称频率为50Hz ，GB/T15945-2008 《电能质量电力系统频率偏差》中规定：电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差限值可放宽到±0.5Hz。
电能质量问题治理方案
电能质量咨询服务的目的就是为了帮客户找到问题根源，给出消除风险的技术方案，提高电能质量水平,从而达到提高安全性、供电连续性、降低能源消耗等效果。
电能质量咨询服务的执行，需要电能质量专家到客户现场进行深入调研。这个过程需要对客户电气系统结构及运行方式做全面分析，并采用专业的电能质量分析仪（如HIOKI、Fluke 435II等）对电能质量进行在线监测和干扰捕捉、记录和分析数据，依据相关标准进行判断、找到问题原因并给出治理建议及方案等。
- 采集电能质量问题，进行归类，评级，为下一步分析和治理提供有力数据。电能质量问题可在客户现场借助专业的仪器完成侦测，也可通过高精度、高智能仪表24/7全天候监控配电关键点，借助Gf easycontrol-II电能管理系统，分析电能质量
- 通过发现、诊断、评估电力质量干扰因素，确定电能质量问题，专家们会通过系统性的评估，通过输入客户现场的关键参数，为客户的电能质量问题进行优先级排列，制定《电能质量评估及治理报告》
- 依据《电能质量评估及治理城告》，添加合适的治理设备，进行局部的电气改造。我们将在预算范围内选择最优化的产品组合，最大程度改善您的电能质量问题
针对功率因数过低的问题：补偿无功功率，提高功率因数，避免低功率因数罚款；选用具有自愈技术、三相压力保护系统的电容器串联调谐电抗器；也可选用无功补偿装置精确调节。
针对谐波、三相不平衡问题：
滤除系统中的各次谐波，保证系统的安全、高效运行；选用GFP-APF系列有源电力滤波器动态消除非线性负载产生的谐波电流，降低谐波电压畸变，有效消除谐波对变压器、电容器和许多敏感设备影响，提高电力系统安全系数。
针对电压暂降、电压波动问题：
非储能性GFP-SVG系列无功补偿及DVR电压暂降治理设备在维持电压稳定的同时，减少系统对UPS的依赖，节省客户投资，保证精密核心设备在电压波动或电压暂降时的正常、稳定运行。
