電力系統中的諧波問題分析

　　K級干式變壓器在電氣環境中廣泛使用——包括PDU中或作為備用單元。但變壓器設計中的最新進步可以在減小諧波電壓失真和功率損耗方面提供更好的性能。

　　諧波減緩式變壓器(HMT)用于處理電氣系統的非線性負載。該變壓器利用電磁減輕技術專門處理三倍序號(第3、9、15…..)諧波。變壓器的二次繞組用于抵消零序通量并消除一次繞組環流。該變壓器也通過使用相轉移處理第5和第7諧波。

　　利用這兩種電磁技術，HMT允許負載按照其廠家設計的方式工作，同時將諧波對能耗和失真的影響降至最低。多數HMT超過了NEMA TP-1效率標準，即使在使用100%非線性負載進行檢測時。只要規定了K級變壓器，等效HMT就可以作為直接代用品。

　　使用HMT的主要優點

　　防止非線性負載造成的電壓平頂

　　減小上游諧波電流

　　消除變壓器過熱和工作溫度過高

　　消除一次繞組環流

　　通過減少諧波損耗達到節能

　　維持高能效，即使在非線性負載較為嚴重的情況下

　　處理K級變壓器不能解決的電力質量諧波問題

　　適合K系數較高的負載，而不會增大涌入電流

　　提高功率因數

　　其他諧波減輕方法

　　首次設計數據中心時，HMT是變壓器的首選。然而，如果現有數據中心存在諧波問題，可使用鋸齒形自動變壓器限制三倍序號諧波及第5、第7諧波的影響。

　　鋸齒形自動變壓器是一種只有一次繞組而沒有二次繞組的中性形成變壓器。每個鐵芯有兩個一次繞組，它們按相反方向繞線，對正常相電流提供了較高的阻抗。

　　當靠近負載放置時，鋸齒形自動變壓器可以捕獲三倍序號諧波。這種自動變壓器的規格必須大到足以處理諧波。三倍序號諧波將僅限于自動變壓器和該負載，從而防止上游配電設備遇到諧波。然而，自動變壓器不能用于把電壓改為與電源(電壓)不同的水平。

　　可以通過上述自動變壓器與一條二次饋線并聯來消除三倍序號諧波、第5、第7諧波。這條饋線一般由不同電源供電。自動變壓器和這條二次相轉移電源一起共同捕獲三倍序號諧波、第5、第7諧波。這種應用相當棘手，因為這兩個電源都要承載平衡負載，才能有效捕獲三倍序號諧波、第5、第7諧波。

　　但這兩種應用對于消除有害諧波十分有效。然而，安裝單臺諧波減輕變壓器是防止有害諧波影響配電設備最具成本效益的方法。

　　小結

　　諧波電流對配電系統極其饋電的設施具有重大影響。在規劃系統擴建或改造時一定要考慮諧波的影響。此外，確定非線性負載的規模和位置也是所有維護、故障排除和修理計劃的重要組成部分之一。