在一个水处理工厂里，将失真的设备连接到备用发电机会产生干扰电流。可以先采取临时处理方案，然后使用有源谐波滤波器。

　　变频驱动器VFD(variable frequency drive)在关键电机的调速和优化功率消耗方面具有许多优点，但是也很容易造成相邻配电系统的谐波失真。配电系统能够吸收部分失真，但是当VFD直接连接在发电机驱动的电路上时，产生的干扰也可能会影响操作的可靠性。

　　当额外的设备投入运行时功率消耗以明显的幅度增加。

　　通常，水处理厂配备有VFD、臭氧发生器以及其它可以造成谐波失真的负载。多数的工厂里也配置了紧急备用发电机，以备外部电源停止或非正常时为重要设备供电。这样的反渗透淡化厂始终关注着谐波的长期影响效果，以及他们的938 kVA备用发电机在大型变频泵造成谐波失真时运行是否可靠。

　　而工厂的操作人员一直担心，在应急操作时间延长的情况下，发电机可能发生故障。为了确定故障的程度，操作人员编辑谐波测量结果，比较正常使用和使用备用发电机时的失真程度，并根据测得的数据通过工程分析来评估谐波抑制技术。

　　监控失真

　　我公司在工厂的配电盘进线端检测谐波的失真情况。测试设备为一个能够测量200多个电源系统参数的便携式电路监控器。谐波失真的测量采用每个周期512点的采样率进行取样，保证第250次谐波的准确性。

　　负载测试表明：在当时的情况下，工厂备用发电机的负载量接近其53%的额定负载(如平均电流图所示)。测试期间的负载峰值为403kW和431kVA。测试中的平均RMS电流表明了不同机器运行的影响。

　　测试过程中，当使用发电机供电时电压略有降低，但无论是正常使用还是发电机供电都能够维持在可被接受的稳态电压范围里——480V的100%~103%。电压失衡程度也在小于1%，在可接受的范围内。

　　负载测试表明负载最少时功率因数最低，所有设备同时运行时功率因数最高(如功率因数图所示)。由于谐波固有的功率因数改进特征，使得常规的谐波滤波器很难削弱此电路上的谐波。

　　负载测试也表明480 V总线上的电压失真幅度在正常使用时最高峰值可达大约6.5%，在使用备用发电机时可达大约10%(如谐波失真图所示)。当60hp设备与250hp设备一起工作时，由于ΔY变压器和线性反应器结合产生的消除效应，电流失真会减少。电流总需量畸变系数TDD(total demand distortion)是由80%的发电机额定电流除以谐波电流得出的，或直接取900 amps。

　　多大程度的失真是可以接受的?

　　IEEE 519-1992标准《电力系统谐波控制推荐规程和要求》提供了一些关于“多大程度的谐波失真可以接受”的指导方针。最初，该标准作为推荐规程供电力使用单位及其客户参考;现在，该标准已被广大工厂企业作为测定现有设备谐波电流的指南性文件加以普及和使用。

　　对淡化厂的正常电力使用和备用发电机供电所进行的测试表明，主要的电力系统参数，包括电压校准和失衡以及电流失衡，都在可接受的范围内。尽管谐波失真的程度没有严重到对工厂的正常生产运行有明显的影响，进一步减弱谐波仍然是不可忽略的工作。操作员关心谐波带来的长期影响，而由于使用备用发电机时的谐波常常超过IEEE 519-1992标准所规定的谐波范围，他们更担心应急操作时间延长的情况下发电机能否稳定可靠地继续工作。此外，谐波减弱技术也能延长设备使用寿命，增强系统的可靠性。

　　谐波限值表(如图所示)显示了与通常用于电力发生设备的IEEE 519-1992标准谐波限值比较的测试结果。和演示的一样，在线测量的数据超过了这个限值。除此以外，我公司还进行了不同抑波技术的计算机仿真。

　　仿真与减弱分析

　　我公司通过谐波仿真可以估算不同的情况下谐波电流的减少量。如前面所提到的，在250hp设备和60hp设备同时工作就已经获得了第5次和7次谐波电流的谐波消除效果。系统分别要求5次谐波的电流减少27%，7次谐波的电流减少16%，尽管如此造成了总RMS电流增加了19%。最坏的情况也就是最高谐波峰值，在只有250hp设备工作时才会出现。总体来说，有4种解决方式：

　　绕过一个ΔY绝缘变压器——每个250hp设备有ΔY绝缘变压器。绕过其中一个ΔY绝缘变压器就能获得不错的效果，即减少了谐波电流失真的数量。再加上上面提到的250hp和60hp设备同时使用的方法，减弱了第5次和7次的谐波电流。而旁通回路的第5次和7次谐波电流保持不变，一旦再运行一到两个250hp设备，就会产生额外的消除作用。然而，这项技术仅适用于没有更有效的解决办法的情况下的临时改造。

　　无论是正常使用或备用发电机供电，功率因数都反映出相似的特性。94% 的全负载功率因数不允许仅仅使用一种抑制策略。

　　当三个250 hp 设备运行时，谐波失真达到峰值，但是由于良好的消除效应，再增加的60 hp 设备却减轻了失真的程度。

　　替换一个ΔY绝缘变压器——一种更为有效的谐波减弱技术就是用ΔY交错绕组变压器取代其中一个ΔY绝缘变压器，而非绕过它。因为谐波电流不是通过ΔY交错绕组变压器周相移动，所以这样的改进也增强了第5次和7次电流的消除效应。这种方法同时也保留了谐波衰减的正面影响。

　　无源谐波滤波器——可以在480V主电路安装一个5次无源谐波滤波器，但是由于无源谐波滤波器也会增加基础功率因数，所以这种方法并不实际。由于设备的功率因数已经很高(全负载时可达94%)，在工厂没有达到最先进的功率因数的情况下，系统无法容忍更多的负荷。

　　有源谐波滤波器——该厂最佳的解决方案是通过在480V主电路上安装有源滤波器来减弱谐波电流。有源滤波器能够测算出负载所需的谐波电流量，并且使电流产生180°的相位移。该方法可以很大程度上减弱谐波失真的程度，通常被用在必须严格遵守谐波限值的场合。此外，我公司推荐安装现场功率监控设备，从而可以跟踪谐波失真中的设备性能、电压质量、干扰和费用的情况。

　　过渡性的和永久的解决方案

　　通过临时设置旁路绕过绝缘变压器，从而增加谐波消除，工厂降低了谐波的失真程度。这一非常规的手段帮助工厂度过了整个夏季运行高峰。之后，工作人员在主配电盘上安装了有源谐波滤波器。该设备最终消除了谐波失真的影响。安装有源滤波器后的测量结果显示电流失真低于8%，电压失真低于2%。