電力設(shè)備運(yùn)行中的問題和故障，通常都是由于電網(wǎng)電氣參數(shù)波動(dòng)或瞬間干擾所引起，如：電壓波動(dòng)、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡、功率因數(shù)過低、缺相運(yùn)行等。長期以來，這些導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行故障、維修工作量增加及增耗電費(fèi)的情況受到用戶和供電部門的廣泛關(guān)注。

近年來, 電力網(wǎng)中非線性負(fù)載的逐漸增加是全世界共同的趨勢，如變頻驅(qū)動(dòng)或晶閘管整流直流驅(qū)動(dòng)設(shè)備、計(jì)算機(jī)、重要負(fù)載所用的不間斷電力(UPS) 、節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等，這些非線性負(fù)載將導(dǎo)致電網(wǎng)污染，電力品質(zhì)下降，引起供用電設(shè)備故障, 甚至引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)事故等。世界上包括我國的一些建筑物突發(fā)火災(zāi)被證明與電力污染有關(guān)。

　　1.電力污染及電力品質(zhì)惡化主要表現(xiàn)在以下方面：電壓波動(dòng)、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡等。

　　2.電力污染的危害

　　電力污染會(huì)對用電設(shè)備造成嚴(yán)重危害，主要有：

　　干擾通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機(jī)。

　　影響無線電發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、核磁共振等設(shè)備的工作性能, 造成噪聲干擾和圖像紊亂。

　　引起電氣自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。

　　使電氣設(shè)備過熱，振動(dòng)和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。

　　造成燈光亮度的波動(dòng)(閃變)，影響工作效益。

　　導(dǎo)致供電系統(tǒng)功率損耗增加。

　　3.電力污染的種類

　　3.1 電壓波動(dòng)及閃變

電壓波動(dòng)是指多個(gè)正弦波的峰值，在一段時(shí)間內(nèi)超過(低于)標(biāo)準(zhǔn)電壓值，大約從半周波到幾百個(gè)周波，即從10MS到2.5秒, 包括過壓波動(dòng)和欠壓波動(dòng)。普通避雷器和過電壓保護(hù)器，完全不能消除過壓波動(dòng)，因?yàn)樗鼈兪怯脕硐矐B(tài)脈沖的。普通避雷器在限壓動(dòng)作時(shí)有相當(dāng)大的電阻值，考慮到其額定熱容量(焦?fàn)?/span>)，這些裝置很容易被燒毀，而無法提供以后的保護(hù)功能。這種情況往往很容易忽視掉，這是導(dǎo)致計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)和敏感設(shè)備故障或停機(jī)的主要原因。

另一個(gè)相反的情況是欠壓波動(dòng)，它是指多個(gè)正弦波的峰值，在一段時(shí)間內(nèi)低于標(biāo)準(zhǔn)電壓值，或如通常所說：晃動(dòng)或降落。長時(shí)間的低電壓情況可能是由供電公司造成或由于用戶過負(fù)載造成，這種情況可能是事故現(xiàn)象或計(jì)劃安排。更為嚴(yán)重的是失壓，它大多是由于配電網(wǎng)內(nèi)重負(fù)載的分合造成，例如大型電動(dòng)機(jī)、中央空調(diào)系統(tǒng)、電弧爐等的啟停以及開關(guān)電弧、保險(xiǎn)絲燒斷、斷路器跳閘等，這些都是通常導(dǎo)致電壓畸變的原因。

大型用電設(shè)備的頻繁啟動(dòng)導(dǎo)致電壓的周期性波動(dòng),如電焊機(jī)、沖壓機(jī)、吊機(jī)、電梯等,這些設(shè)備需要短時(shí)沖擊功率,主要是無功功率。電壓波動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備功率不穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量下降；燈光的閃變引致眼睛疲勞,降低工作效率。

　　3.2 浪涌沖擊

浪涌沖擊是指系統(tǒng)發(fā)生短時(shí)過(低)電壓,即時(shí)間不超過1毫秒的電壓瞬時(shí)脈沖，這種脈沖可以是正極性或負(fù)極性，可以具有連串或振蕩性質(zhì)。它們通常也被叫作：尖峰、缺口、干擾、毛刺或突變。

　　IBM公司對電壓畸變進(jìn)行了深入研究，結(jié)果如下：

　　畸變類型　畸變數(shù)目畸變發(fā)生相隔天數(shù)

　　低電壓　　　1569　　　2.1

　　過電壓　　　103 　　　32.2

　　停電　　　　65 　　　51.0

　　操作過電壓　2831 　　　1.2

　　脈沖過電壓　1673 　　　2.0

　　總計(jì) 6244

電網(wǎng)中的浪涌沖擊既可由電網(wǎng)內(nèi)部大型設(shè)備(電機(jī)、電容器等)的投切或大型晶閘管的開斷引起，也可由外部雷電波的侵入造成。浪涌沖擊容易引起電子設(shè)備部件損壞，引起電氣設(shè)備絕緣擊穿；同時(shí)也容易導(dǎo)致計(jì)算機(jī)等設(shè)備數(shù)據(jù)出錯(cuò)或死機(jī)。

　　3.3 諧波

線性負(fù)載，例如純電阻負(fù)載，其工作電流的波形與輸入電壓的正弦波形完全相同，非線性負(fù)載，例如斬波直流負(fù)載，其工作電流是非正弦波形。傳統(tǒng)的線性負(fù)載的電流/電壓只含有基波(50Hz)，沒有或只有極小的諧波成分，而非線性負(fù)載會(huì)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生可觀的諧波。

諧波與電力系統(tǒng)中基波疊加，造成波形的畸變，畸變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值。非線性負(fù)載產(chǎn)生陡峭的脈沖型電流，而不是平滑的正弦波電流，這種脈沖中的諧波電流引起電網(wǎng)電壓畸變，形成諧波分量，進(jìn)而導(dǎo)致與電網(wǎng)相聯(lián)的其它負(fù)載產(chǎn)生更多的諧波電流。

計(jì)算機(jī)是此類非線性負(fù)載之一，象絕大多數(shù)辦公室電子設(shè)備一樣，計(jì)算機(jī)裝有一個(gè)二極管/電容型的供電電力，這類供電電力僅在交流正弦波電壓的峰值處產(chǎn)生電流，因此產(chǎn)生大量的三次諧波電流(150Hz)。其它產(chǎn)生諧波電流的設(shè)備主要有：電動(dòng)機(jī)

變頻調(diào)速器，固態(tài)加熱器，和其他一些產(chǎn)生非正弦波變化電流的設(shè)備。

熒光燈照明系統(tǒng)也是一個(gè)重要的諧波源，在普通的電磁整流器燈光電路中，三次諧波的典型值約為基波(50Hz)值的13%-20%。而在電子整流器燈光電路中，諧波分量甚至高達(dá)80%。

非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流會(huì)影響電力系統(tǒng)的多個(gè)工作環(huán)節(jié)，包括變壓器，中性線，還有電動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)和電容器等。諧波電流會(huì)導(dǎo)致變壓器，電動(dòng)機(jī)和備用發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度(K參數(shù))嚴(yán)重升高。中性線上的過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會(huì)使導(dǎo)線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會(huì)在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器過熱。無功補(bǔ)償電容器會(huì)因電網(wǎng)電壓諧波畸變而產(chǎn)生過熱，諧波將導(dǎo)致嚴(yán)重過流；

另外，電容器還會(huì)與電力系統(tǒng)中的電感性元件形成諧振電路，這將導(dǎo)致電容器兩端的電壓明顯升高，引致嚴(yán)重故障。-諧波還會(huì)引起配電線路的傳輸效率下降，損耗增大，并干擾電力載波通訊系統(tǒng)的工作，如電能管理系統(tǒng)(EMS)和時(shí)鐘系統(tǒng)。而且，諧波還會(huì)使電力測量表計(jì)，有功需量表和電度表的計(jì)量誤差增大。

　　3.4 三相不平衡

三相不平衡會(huì)在中性線上產(chǎn)生過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會(huì)使導(dǎo)線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會(huì)在三相變壓器線圈中產(chǎn)生環(huán)流，導(dǎo)致變壓器過熱, 甚至引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)事故等。

　　4.電力污染的治理

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的精密電子設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)需要穩(wěn)定的高品質(zhì)的供電電壓，隨著電力污染問題日益嚴(yán)重，各國紛紛出臺治理措施和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)生電力污染的設(shè)備提出明確的限制。

IEEE-519-1992就是應(yīng)這樣的需要而制定的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最初是由用戶和供電部門聯(lián)合發(fā)起制定的，旨在限制過電壓和配電系統(tǒng)中的電流畸變。諧波畸變的測試點(diǎn)被稱為耦合點(diǎn)或PCC，該點(diǎn)通常位于計(jì)量電表處。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在耦合點(diǎn)處，單次諧波電壓畸變率允許值為基波電壓的3%。一方面這可以滿足計(jì)量電表的精度，另一方面能保證用戶系統(tǒng)中負(fù)載引起的諧波問題對公用供電系統(tǒng)的影響在可接受的范圍。應(yīng)用IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)注意它只適用于用戶系統(tǒng)與公用供電系統(tǒng)之間的限制要求，并不涉及用戶系統(tǒng)內(nèi)局部電力質(zhì)量的問題，而大多數(shù)諧波是在用戶設(shè)備產(chǎn)生的而不是在公用電網(wǎng)產(chǎn)生的。

我國1993年頒布實(shí)施了GB/T14549-1993<<電能質(zhì)量.公用電網(wǎng)諧波>>,規(guī)定電壓奇次諧波畸變率<4%,偶次諧波畸變率<4%；注入電網(wǎng)的諧波電流<38A(3次)，<61A(5次)，<43A(7次)等。

對于現(xiàn)有供電網(wǎng)絡(luò)或待建電網(wǎng)中的電力污染情況，要進(jìn)行仔細(xì)分析，通常解決的方法有兩個(gè)：一是局部重組電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分離或隔離產(chǎn)生電力污染的設(shè)備；二是使用電力凈化濾波設(shè)備進(jìn)行治理，通常電壓諧波是由電流諧波產(chǎn)生的，有效地抑制電流諧波就會(huì)使電壓畸變達(dá)到要求的范圍。國內(nèi)外很多單位已開始重視電力污染的治理, 投資安裝電力凈化濾波裝置, 取得了提高電力品質(zhì)和節(jié)能的雙重效果。

　　電力污染的治理主要有以下幾種方法：

　　HD-ZC串聯(lián)電抗器

　　HDAPF有源電力濾波器

　　HDPF無源濾波補(bǔ)償裝置

　　增加整流設(shè)備的相數(shù)

　　安裝HDXBQ諧波保護(hù)器

目前，HDAPF有源濾波補(bǔ)償裝置是實(shí)際應(yīng)用最多、效果較好、價(jià)格較低的解決方案，它包括三種基本形式：串聯(lián)濾波、并聯(lián)濾波和低通濾波(串并混合)。其中HD-ZC串聯(lián)電抗器主要適用于三次諧波的治理；低通濾波主要適用于高次諧波的治理；并聯(lián)濾波是一種綜合裝置，它可濾除多次諧波，同時(shí)提供系統(tǒng)的無功功率，是應(yīng)用最廣泛的電力凈化濾波裝置。

近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，HDAPF有源電力濾波器技術(shù)日益成熟，并得到了廣泛應(yīng)用。較傳統(tǒng)的HD無源濾波補(bǔ)償裝置系統(tǒng)，它具有功能多，適應(yīng)性好及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，

隨著價(jià)格的不斷下降，應(yīng)用將日益普遍。有源濾波補(bǔ)償系統(tǒng)在很多重要場所應(yīng)用效果非常好。

HDAPF有源濾波器的應(yīng)用范圍很廣，從最常用的鋼鐵企業(yè)及其他有色金屬冶煉加工企業(yè)，到煤礦，造紙，化工，玻璃，紡織以及電子和大規(guī)模集成電路芯片制造企業(yè)，以及IT業(yè)所需的大量計(jì)算機(jī)服務(wù)器等，都需要有源濾波器保證其生產(chǎn)線的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。HDAPF有源濾波器的設(shè)計(jì)制造在國內(nèi)外均處于一個(gè)較初步階段。國內(nèi)外生產(chǎn)和研發(fā)該產(chǎn)品的公司很少。目前在國內(nèi)提供有源濾波器銷售服務(wù)的只有外資企業(yè)，即ABB中國投資有限公司（上海）的低壓產(chǎn)品部，芬蘭NOKIANCAPACITOR公司，以及法國梅蘭日蘭電氣有限公司在中國所設(shè)機(jī)構(gòu)。這幾家公司只提供產(chǎn)品的售前咨詢、銷售安裝和售后技術(shù)服務(wù)，而其技術(shù)核心的研發(fā)，以及設(shè)備元件的生產(chǎn)、裝配和測試均在國外完成。并且設(shè)備的價(jià)位很高，給各用戶安全高效的生產(chǎn)運(yùn)行，以及技術(shù)革新，新生產(chǎn)線的引進(jìn)等設(shè)置了較大的資金障礙。

HDAPF有源電力濾波器現(xiàn)已通過科學(xué)技術(shù)鑒定，科技情報(bào)研究所和科學(xué)技術(shù)鑒定報(bào)告均認(rèn)為：HDAPF有源電力濾波器已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。因此HDAPF有源電力濾波器將立足于國內(nèi)電網(wǎng)的實(shí)際情況，利用山東恒電電氣技術(shù)有限公司的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備以及國內(nèi)較低的制造成本，必將打破該產(chǎn)品為國外公司壟斷的局面，并生產(chǎn)出符合中國國情的先進(jìn)產(chǎn)品，為山東地區(qū)以及全國的工業(yè)發(fā)展帶來好的經(jīng)濟(jì)效益。

山東恒電電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HDAPF有源電力濾波器為諧波治理提供了完美的解決方案，采用自主研發(fā)的最新技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)跟蹤檢測出諧波，并通過優(yōu)秀的算法，控制IGBT實(shí)現(xiàn)對諧波的補(bǔ)償，并同時(shí)提供無功補(bǔ)償?shù)墓δ?，可以為用戶改善功率因?shù)。本產(chǎn)品能大大地提高電能質(zhì)量、延長用戶設(shè)備的使用壽命和節(jié)約電能，可以為國家倡導(dǎo)綠色能源做出重大貢獻(xiàn)。

山東恒電電氣技術(shù)有限公司的HDAPF有源電力濾波器是由山東恒電電氣技術(shù)有限公司和山東大學(xué)共同組建的研發(fā)隊(duì)伍自主研發(fā)并具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化的高科技產(chǎn)品，并已申請了國家發(fā)明專利知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。作為掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)企業(yè)，是我國國家政策重點(diǎn)支持的對象；本產(chǎn)品的研究內(nèi)容也是國家“十五”、“十一五”期間重點(diǎn)支持的方向。目前山東恒電電氣技術(shù)有限公司是國內(nèi)首家可將工業(yè)用有源電力濾波器產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，填補(bǔ)了同類產(chǎn)品的國內(nèi)空白。HDAPF有源電力濾波器可以消除電網(wǎng)中的諧波，能大大地提高電能質(zhì)量和節(jié)約電能，能為國家倡導(dǎo)綠色能源做出重大貢獻(xiàn)。HDAPF有源電力濾波器產(chǎn)品已經(jīng)過科學(xué)鑒定已達(dá)到世界先進(jìn)水平，在技術(shù)方面已可以同國外產(chǎn)品相媲美。并且HDAPF有源電力濾波器得到了國家創(chuàng)新資金的扶持，HDAPF有源電力濾波器并聯(lián)安裝于配電系統(tǒng)母線或用電設(shè)備旁。