软连接电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率，特别是各类相控装置。 如软连接相控整流器、相控交换功率调剂电路和周波变流器，在工作时基波电流滞后于电网电压，要消耗大量的无功功率。另外，这些软连接装置也会发生大量的谐波电流，谐波源都是要消耗无功功率的。二极管整流电路的基波电流相位和电网电压相位大致相同，所以根基不消耗基波无功功率。可是它也发生大量的谐波电流，因此软连接也消耗一定的无功功率。 　　　　近30年来，电力电子装置的应用日益普遍，也使得电力电子装置成为最大的谐波源。在各类电力电子装置中，软连接整流装置所占的比例最大。目前，软连接经常使用的整流电路几近都采取晶闸管相控整流电路或二极管整流电路，其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻软连接感负载的整流电路所发生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。直流侧采取电容滤波的二极管整流电路也是软连接严惩的谐波污染源。这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同，因而基波功率因数接近1。 软连接但其输入电流的谐波分量却很大，给电网造成严重污染，也使得总的功率因数很低。另外，采取相控体例的交换电力调剂电路及周波变流器等电力电子装置也会在输入侧发生大量的谐波电流。 　　三、软连接无功功率的影响协调波的危害 　　　　1.无功功率的影响 　　　　（1）无功功率的增加，会致使电流增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。 　　。同时，电力用户的起动及控制设备、丈量仪表的尺寸和规格也要加大。 　　　　（2）无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加，这是显而易见的。 　　　　（3）使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压发生猛烈波动，使供电质量严重下降。 　　　　2.谐波的危害 　　　　理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流协调波电压的呈现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的情况恶化，也对周围的能耐电力电子设备普遍应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还需要严惩没有引起足够的重视。近三四十年来，各类电力电子装置的迅速使得公。用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各类故障和事故也不竭发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的存眷。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。 　　　　（1）谐波使公用电网中的元件发生了附加的谐波损耗，下降了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火警。 　　　　（2）谐波影响各类电气设备的正常工作。 谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会发生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。 　　　　（3）谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串连谐振，从而使谐波放大，这就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起严重事故。 　　　　（4）谐波会致使继电呵护和自动装置的误动作，并会使电气丈量仪表计量禁绝确。 　　　　（5）谐波会对邻近的通信系统发生干扰，轻者发生噪声，下降通信质量；重者致使住处丢失，使通信系统无法正常工作。 　　在供电系统中谐波电流的呈现已经有许多年了。曩昔，谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的，由交换变换为直流电的水银整流器所发生的。最近几年来，发生谐波的设备类型及数量均已剧增，并将继续增长。所以，我们必须很慎重地斟酌谐波和它的不良影响，以及如何将不良影响削减到最小。 　　1　谐波的发生 　　在理想的清洁供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。 　　在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。任何周期性波形都可分化为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。 　　2　发生谐波的设备类型 　　所有的非线性负荷都能发生谐波电流，发生谐波的设备类型有：开关模式电源(SMPS)、电子荧火灯镇流器、调速传动装置、不中断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。 　　(1)开关模式电源(SMPS)： 　　大大都的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。它们和老式的设备分歧，它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电，然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的体例输出所需的直流电流。这对设备制造厂的益处是使用器件的尺寸、代价及重量都可大幅度地下降，它的缺点是不管它是哪一种型号，它都不克不及从电源罗致连续的电流，而只能罗致脉冲电流。此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。 　　(2)电子荧光灯镇流器： 　　电子荧光灯镇流器最近几年被大量采取。它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率，而其缺点是其逆变器在电源电流中发生谐波和电气噪声。使用带有功率因数校正的型号产品可削减谐波，但成本昂贵。 　　(3)直流调速传动装置： 　　直流电念头的调速控制器通常采取三相桥式整流电路，它也称作六脉冲桥式整流电路，因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。直流电念头的电感是有限的，故在直流电流中有300Hz的脉动波(即为供电频率的6倍)，这就改变了供电电流的波形。 　　(4)不中断电源(UPS)： 　　依照电能变换体例和由外部供电到内部供电所用转换体例的分歧，UPS有许多分歧的类型。主要的类型有：在线的UPS、离线的UPS和线路交互作用的UPS。由UPS供电的负荷总是电子信息设备，它们是非线性的而且含有大量的低次谐波。 　　(5)磁芯器件： 　　在有铁芯的电抗器上的励磁电流和磁通密度之间的关系总是非线性的。如果电流波形是正弦波(亦即电路中串连的电阻很大)那么磁场中会有高次谐波，这被认为是强迫磁化历程。如果软连接施加在线圈上的电压是正弦波形(亦即串连的电阻很小)则磁通密度也将是正弦波形，而电流波形则含有高次谐波，这被认为是自由磁化历程。 　　3　谐波引发的问题及解决法子 　　谐波电流在电源系统内以及装置内均会造成问题。但其影响息争决法子很是纷歧样，需要分袂措置；适用于消除谐波在装置内不良影响的法子其实不克不及削减谐波在电源系统内造成的畸变，反之亦然。 　　(1)装置内的谐波问题及解决法子： 　　有几个常见软连接多发的问题是由谐波引起的：电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器的误动作等。 　　①电压畸变：因为电源系统有内阻抗，所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸变(这是发生"平顶"波的根源)。此阻抗有两个组成部分：电源接口(PCC)以后的电气装置内部电缆线路的阻抗和PCC以前电源系统内的阻抗，用户处的供电变压器即是PCC的一例。 　　由非线性负荷引起的畸变负荷电流在电缆的阻抗上发生一个畸变的电压降。合成的畸变电压波形加到与此同一电路上所接的全部其他负荷上，引起谐波电流的流过，即便这些负荷是线性的负荷也是如此。 　　解决的法子是把发生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷的供电线路分隔，线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点起头由分歧的电路馈电，使非线性负荷发生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。 　　②过零噪声：许多电子控制器要检测电压的过零点，以确定负荷的接通时刻。这样做是为了在电压过零时接通感性负荷不致发生瞬态过电压，从而可削减电磁干扰(EMI)和半导体开关器件上的电压冲击。当在电源上有高次谐波或瞬态过电压时，在过零处电压的转变率就很高且难于判定从而致使误动作。实际上在每个半波里可有多个过零点。 　　③中性线过热：在中性点直接接地的三相四线式供电系统中，当负荷发生3N次谐波电流时，中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。如那时三相负荷不服衡时，中性线上流经的电流会更大。最近研究实验发现中性线电流会可能大于任何一相的相电流。造成中性线导线发热太高，增加了线路损耗，甚至会烧断导线。 　　现行的解决法子是增大三相四线式供电系统中中性线的导线截面积，软连接最低要求要使用与相线等截面的导线。国际电工委员会(IEC)曾提议中性线导线的截面应为相线导线截面的 　　200%。 　　④变压器温升太高：接线为Yyn的变压器，其二次侧负荷发生3N次谐波电流时，其中性线上除有三相负荷不服衡电流总和外，还将流过3N次谐波电流的代数和，并将谐波电流通过变压器一次侧流入电网。解决上述问题最简单的法子是采取Dyn接线的变压器，使负荷发生的谐波电流在变压器△形绕组中循环，而不致流入电网。 　　无论谐波电流流入电网与否，所有的谐波电流城市增加变压器的电能损耗，并增加了变压器的温升。 　　⑤引起剩余电流断路器的误动作：剩余电流断路器(RCCB)是依照通过零序互感器的电流之和来动作的，如果电流之和大于额定的限值它就将脱扣切断电源。呈现谐波时RCCB误动作有两个原因：第一，因为RCCB是一种电机械件，软连接有时不克不及准确检测出高频分量的和，所以就会误跳闸。第二，由于有谐波电流的缘故，流过电路的电流会比计较所得或简单测得的值要大。大大都的便携式丈量仪表其实不克不及测出真实的电流均方根值而只是平均值，然后假定波形是纯粹弦的，再乘一个校正系数而得出读数。在有谐波时，这样读出的成果可能比真实数值要低良多，而这就意味着软连接脱扣器是被整定在一个十分低的数值上。 　　现在可以买到能检测电流均方根值的断路器，再加上软连接真实的均方根值丈量手艺，校正脱扣器的整定值，即可包管供电的靠得住性。