安(ān)科瑞 陳聰

摘要：在供(gōng)配(pèi)電工程(chéng)的(dí)設(shè)計(jì)中，近年(nián)來電(diàn)動(dòng)汽車充(chōng)電(diàn)樁的供(gōng)配電(diàn)設(shè)計數(shù)量在不斷增加(jiā)，業內(nèi)對充電樁(zhuāng)的(dí)認知存在不同的理解(jiě)，有專(zhuān)家學者(zhě)研究表(biǎo)明(míng)充電樁(zhuāng)工(gōng)作時(shí)會產生(shēng)諧(xié)波電流，對(duì)電(diàn)網(wǎng)電(diàn)能(néng)質量(liáng)影(yǐng)響(xiǎng)很(hěn)大，需(xū)設(shè)置(zhì)專用的濾(lǜ)波裝置(zhì)，對諧波(bō)進行(háng)治理
。由於(yú)濾(lǜ)波(bō)裝(zhuāng)置工程造價(jià)高，占工(gōng)程(chéng)總(zǒng)體投(tóu)資的(dí)比(bǐ)重大，在(zài)工(gōng)程(chéng)設計中需按(àn)照(zhào)符(fú)合(hé)規範，安(ān)全可靠(kào)，經濟(jì)適(shì)用(yòng)的(dí)原(yuán)則進行(háng)設(shè)計
。現(xiàn)對充電(diàn)樁，諧波的(dí)相關(guān)知(zhī)識，工程實際進行討論，學習，進(jìn)步，總結出(chū)較(jiào)為合理(lǐ)的治理方(fāng)式(shì)，建議(yì)中(zhōng)小(xiǎo)規模(mó)充(chōng)電樁的(dí)建設中(zhōng)不設置專用(yòng)的濾波(bō)裝置
。

關鍵詞(cí)：充(chōng)電樁；供配電設(shè)計(jì)；電(diàn)能質(zhì)量；諧波治理(lǐ)

1，引言(yán)

電(diàn)動汽車充電樁(zhuāng)的供配(pèi)電設計(jì)數量在(zài)不(bù)斷(duàn)地(dì)增加(jiā)，充電樁(zhuāng)工作時會(huì)產生(shēng)諧波，需要治理(lǐ)的(dí)聲(shēng)音也(yě)不時發(fā)出(chū)，充電(diàn)樁(zhuāng)配(pèi)電工(gōng)程中是否需要設置專用的濾波裝(zhuāng)置是每個(gè)設計人員要(yào)麵(miàn)對的選擇，成為設計(jì)方(fāng)案中關(guān)注的部(bù)分，同時(shí)這也關係到(dào)總(zǒng)體工(gōng)程(chéng)的(dí)投資(zī)成(chéng)本(běn)，不得(dé)不引起重視，既要(yào)符合充電(diàn)樁設計規(guī)範(fàn)，又(yòu)要(yào)安全可(kě)靠(kào)，經濟合理(lǐ)
。為(wéi)更好(hǎo)地(dì)完(wán)成充(chōng)電(diàn)樁配電工(gōng)程的(dí)設(shè)計工作，在深(shēn)入研究(jiū)設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)的(dí)同時(shí)，還(huán)需(xū)對(duì)充(chōng)電樁(zhuāng)，諧波(bō)有進(jìn)一(yī)步(bù)的認知(zhī)
。

隨(suí)著我(wǒ)國經(jīng)濟社(shè)會和科(kē)學技術(shù)的(dí)不(bù)斷(duàn)發展(zhǎn)，新時(shí)期人們(mén)對(duì)於(yú)高品(pǐn)質生(shēng)活(huó)的追求(qiú)也在(zài)逐漸提(tí)高(gāo)，特別是在(zài)文化追求方(fāng)麵，人(rén)們(mén)的(dí)需(xū)求(qiú)日益多樣(yàng)，當(dāng)前廣播(bō)電視台(tái)發展過程中，由於相關的(dí)設(shè)備規模(mó)和(hé)數量不斷增(zēng)加，電(diàn)視台工程的(dí)電(diàn)力負(fù)荷也(yě)在逐漸增(zēng)加，這進一步(bù)對無(wú)功(gōng)補償的(dí)技術提(tí)出了新的(dí)挑戰，諧(xié)波對(duì)於廣播(bō)電(diàn)視(shì)台(tái)也產生了嚴重(zhòng)威(wēi)脅，在(zài)這(zhè)方麵，要不斷實施(shī)諧波(bō)和無(wú)功(gōng)補(bǔ)償措施，從而使(shǐ)整個廣播(bō)電視台(tái)的(dí)相(xiāng)關電力(lì)係(xì)統穩(wěn)定(dìng)有序(xù)
。

2，諧(xié)波(bō)

什(shí)麼是諧(xié)波(bō)呢？諧(xié)波是(shì)一個物(wù)理學(xué)名詞，為(wéi)更(gēng)好地理解定義，需要了解(jiě)波的一(yī)些(xiē)常識，有水波(bō)，聲(shēng)波，電磁波(bō)等(děng)，如水(shuǐ)中(zhōng)投石(shí)，以中心點(diǎn)不斷向外推(tuī)動(dòng)傳(chuán)送水(shuǐ)的(dí)波(bō)紋，具有振蕩傳送(sòng)，周期(qī)性(xìng)波(bō)動(dòng)等特性(xìng)，無綫電(diàn)波(bō)也是(shì)電磁(cí)波的(dí)一(yī)種(zhǒng)
。

本(běn)文(wén)所說的諧(xié)波，是(shì)指(zhǐ)在(zài)工(gōng)頻交(jiāo)流(liú)電網(wǎng)中由(yóu)於(yú)不同因(yīn)素(sù)產生的波形，它們(mén)寄(jì)生於(yú)正弦交(jiāo)流電50HZ的波(bō)形(xíng)中(zhōng)，把(bǎ)頻率(shuài)為50HZ的正弦(xián)波(bō)形定義為基波，那麼諧(xié)波(bō)的頻(pín)率就是基波頻(pín)率的(dí)整倍(bèi)數存(cún)在(zài)，就(jiù)如圖1所(suǒ)示(shì)的3次諧波與(yǔ)5次諧波
。

圖(tú)1 基(jī)波和諧波

非綫性負載是諧(xié)波(bō)的起因(yīn)，在業內是(shì)沒有爭議(yì)的(dí)
。狹(xiá)義的諧(xié)波就(jiù)是上(shàng)麵定義(yì)的特(tè)性，但(dàn)寄生(shēng)在(zài)電網中的很(hěn)多波形也可(kě)稱之(zhī)為諧波，不管(guǎn)頻(pín)率(shuài)和波形(xíng)都(dū)與基(jī)波(bō)有很大(dà)的差異，這部分波(bō)形(xíng)也(yě)是(shì)諧波(bō)（廣義）
。關係(xì)的諧(xié)波才是(shì)我(wǒ)們要(yào)關注的
。由(yóu)於非綫(xiàn)負(fù)載的不(bù)同(tóng)，諧波(bō)電流(liú)是6N±1生成規律(lǜ)，產(chǎn)生的(dí)諧波(bō)從5，7，11，13，17，19次不等(děng)，特殊設備會產生更高的諧波如(rú)23次
。非綫負(fù)載不(bù)單(dān)生成奇次諧波，同(tóng)時(shí)也(yě)有偶(ǒu)次諧波的(dí)產生，但由(yóu)於(yú)電網三相(xiāng)對(duì)稱係統，不會含有偶次諧(xié)波和(hé)3的整(zhěng)倍(bèi)數(shù)諧波，對(duì)電網(wǎng)影響大(dà)的主要是5次到19次諧波(bō)，越(yuè)高(gāo)次的諧(xié)波，衰(shuāi)減(jiǎn)得(dé)越(yuè)快，出現得(dé)越少，而且(qiě)諧(xié)波(bō)電流越小
。

圖2 電網(wǎng)內諧波(bō)

通過圖2所(suǒ)示就(jiù)可(kě)以(yǐ)看出，Dyn11型(xíng)變(biàn)壓(yā)器(qì)進綫繞(rào)組以(yǐ)三角形聯結(jié)方式具(jù)有隔絕3次諧波(bō)電流的(dí)功能，這(zhè)裏在變(biàn)壓器(qì)低(dī)壓(yā)側其(qí)實(shí)是存在(zài)偶(ǒu)次諧(xié)波的，如2，4，6，8次等(děng)諧(xié)波，因變壓(yā)器(qì)及電(diàn)網的三(sān)相對稱(chēng)性(xìng)，偶次諧(xié)波不(bù)會傳到10KV電網(wǎng)，僅存在於(yú)220V的相綫(xiàn)和(hé)N綫(xiàn)之間，未在圖(tú)中表示出(chū)來(lái)
。

分(fēn)析(xī)了(liǎo)一些諧波的基本知識後，再(zài)來(lái)簡略看一(yī)下諧(xié)波(bō)的(dí)危害：會(huì)引(yǐn)起變壓器(qì)的溫度(dù)升(shēng)高，銅(tóng)損(sǔn)，噪聲等(děng)級變(biàn)大；當諧(xié)波(bō)的(dí)頻率(shuài)與電(diàn)容(róng)器(qì)的容量，電(diàn)網內(nèi)的感抗(kàng)形成諧(xié)振後(hòu)，易(yì)造(zào)成電容(róng)器過電流(liú)，過電(diàn)壓擊(jī)穿燒(shāo)壞；引起電動機的(dí)發熱；各(gè)級(jí)保(bǎo)護(hù)斷(duàn)路器(qì)的誤動作；對(duì)通(tōng)信(xìn)係統的幹擾；增(zēng)加輸電(diàn)綫(xiàn)路的綫路損(sǔn)耗；造(zào)成(chéng)低(dī)壓係(xì)統中性(xìng)綫(xiàn)的過(guò)流(liú)過(guò)熱
。

3，充電樁

充電樁(zhuāng)：能(néng)對(duì)電動(dòng)汽車的車(chē)載電(diàn)池進行充電(diàn)的裝置，主(zhǔ)要分為直流型和交流型
。交流充電(diàn)樁隻是(shì)為電動汽(qì)車(chē)直流(liú)充(chōng)電(diàn)機(jī)提供(gōng)交流(liú)輸入(rù)接(jiē)口(kǒu)，並計費計量，本體沒(méi)有整流設備，不(bù)產(chǎn)生諧波(bō)，從(cóng)而未(wèi)設(shè)置濾波(bō)模(mó)塊；但不排(pái)除由(yóu)於車(chē)載直(zhí)流充電機傳(chuán)播(bō)3次(cì)諧波及偶次(cì)諧波的可能(néng)，在供(gōng)配電(diàn)交(jiāo)流樁(zhuāng)的設計中需(xū)注意(yì)電(diàn)纜至(zhì)電(diàn)纜分接箱，中性(xìng)綫的(dí)選擇上要和相綫的截麵一致(zhì)，以(yǐ)防止偶(ǒu)次諧波造成(chéng)中(zhōng)性(xìng)綫電(diàn)流(liú)過大(dà)的超溫(wēn)故障(zhàng)
。

目前(qián)直(zhí)流(liú)充電樁(zhuāng)普(pǔ)遍采用(yòng)有(yǒu)源(yuán)濾波(bō)模塊與(yǔ)ＰＷＭ整(zhěng)流器充(chōng)電功率模(mó)塊組(zǔ)成(chéng)，其特點是無(wú)工(gōng)頻(pín)變(biàn)壓器(qì)，功(gōng)率因數高，電(diàn)網(wǎng)側電流(liú)諧波(bō)較(jiào)小，注(zhù)入電網(wǎng)的諧波的(dí)總(zǒng)畸(jī)變率(shuài)可以小於5%，是(shì)對電動(dòng)汽車充(chōng)電站(zhàn)進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)選型時需(xū)注(zhù)意(yì)的
。相對(duì)而(ér)言(yán)，電(diàn)壓型的ＰＷＭ整(zhěng)流器(qì)比(bǐ)電流型(xíng)PWM整(zhěng)流器(qì)配(pèi)置(zhì)要(yào)簡(jiǎn)單，對電網的(dí)諧(xié)波(bō)電(diàn)流更小
。

4，PWM整流技術，PFC功率(shuài)因(yīn)數校正技術

圖3 PWM整流器(qì)（電壓源型(xíng)）拓撲結構(gòu)圖(tú)

PWM整流(liú)技術(shù)是采用脈寬調製的(dí)控製技(jì)術(shù)（如圖3），利用微處理(lǐ)器(qì)的控製(zhì)把(bǎ)交流變換為直流(liú)的(dí)一(yī)種(zhǒng)方式，它的特點是取(qǔ)消了(liǎo)工(gōng)頻(pín)變壓(yā)器，體(tǐ)積(jī)變(biàn)小，降(jiàng)低(dī)了諧(xié)波電流的輸(shū)出
。充電(diàn)功(gōng)率模塊采用的(dí)主要元器件(jiàn)是IGBT模(mó)塊（絕緣柵(zhà)雙(shuāng)極型(xíng)晶(jīng)體管(guǎn)）
。

PFC技術(shù)主要是功率因(yīn)數(shù)的(dí)校正，現在直(zhí)流充(chōng)電(diàn)功率(shuài)模塊(kuài)電路中，普遍把二者進(jìn)行(háng)了整(zhěng)合，結合(hé)各自的優點，具有(yǒu)輸出(chū)諧波小(xiǎo)，功率(shuài)因數高等(děng)特性(xìng)
。

5，供(gōng)配(pèi)電設(shè)計(jì)

在(zài)充(chōng)電站(zhàn)的(dí)設計(jì)中，需(xū)要注意(yì)的(dí)一(yī)個(gè)問題，就是無功(gōng)補(bǔ)償
。按(àn)南網(wǎng)電(diàn)動汽(qì)車(chē)充(chōng)電(diàn)站(zhàn)典型(xíng)設計(jì)方(fāng)案是不配(pèi)置(zhì)無功(gōng)補(bǔ)償的，從(cóng)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的技(jì)術特(tè)性(xìng)分析(xī)是(shì)不(bù)應配置無功補(bǔ)償，一是因充電(diàn)樁(zhuāng)的功率因(yīn)數很高(gāo)，無需(xū)設(shè)置，二是普通(tōng)電(diàn)容(róng)補償易(yì)與充電樁的諧(xié)波(bō)發生(shēng)諧(xié)振，放(fàng)大諧波(bō)電流，造(zào)成(chéng)電容(róng)器過(guò)電流(liú)，過電壓擊穿燒壞
。

還有就(jiù)是在充電(diàn)站變(biàn)壓器(qì)的(dí)選(xuǎn)型時(shí)，不能選(xuǎn)用(yòng)YynO型變壓器，不(bù)然3次(cì)諧(xié)波(bō)會進(jìn)入(rù)10KV電網(wǎng)
。供(gōng)配(pèi)電(diàn)的(dí)設(shè)計人員，在(zài)進行(háng)電動汽車(chē)充(chōng)電樁的(dí)供配電設(shè)計時(shí)，選用電能質(zhì)量滿足(zú)規範(fàn)要求(qiú)的充(chōng)電機(jī)類型(xíng)，這樣(yàng)在供配電(diàn)設計(jì)中就(jiù)不(bù)需(xū)配置(zhì)專用的(dí)有(yǒu)源(yuán)濾(lǜ)波裝置(zhì)
。

6，安科瑞諧波治理(lǐ)產(chǎn)品選型

6.1功能介紹

ANAPF係(xì)列有源電(diàn)力(lì)濾波(bō)器並聯在含諧(xié)波負(fù)載的(dí)低壓(yā)配(pèi)電係(xì)統中，能(néng)夠(gòu)對動(dòng)態(tài)變(biàn)化的(dí)諧波(bō)電流(liú)進行(háng)快速實時的(dí)跟蹤和補償
。

ANAPF係列有源電(diàn)力濾波器通(tōng)過CT采集(jí)係統諧(xié)波電(diàn)流，經(jīng)控(kòng)製器(qì)快速計算並(bìng)提取各次(cì)諧(xié)波電流的含量(liáng)，產生(shēng)諧波(bō)電(diàn)流(liú)指(zhǐ)令，通(tōng)過(guò)功率(shuài)執行(háng)器(qì)件產生(shēng)與諧(xié)波(bō)電流幅值(zhí)相(xiāng)等(děng)方向(xiàng)相(xiāng)反(fǎn)的(dí)補(bǔ)償(cháng)電流，並注(zhù)入(rù)電力係(xì)統中(zhōng)，從而抵(dǐ)消(xiāo)非(fēi)綫(xiàn)性負(fù)載所產生的諧波(bō)電流
。

6.2產品(pǐn)選(xuǎn)型(xíng)

6.3技(jì)術參(cān)數

7，總(zǒng)結(jié)

綜(zōng)上(shàng)所(suǒ)述(shù)，在非綫(xiàn)性(xìng)負(fù)載投(tóu)入使用的比重(zhòng)逐步(bù)上(shàng)升(shēng)後，諧(xié)波(bō)已經(jīng)在充電樁(zhuāng)配電(diàn)工(gōng)程中(zhōng)產(chǎn)生較大影響，充電(diàn)樁(zhuāng)配(pèi)電(diàn)工程(chéng)的電(diàn)能質量及諧波(bō)治(zhì)理問題逐漸重(zhòng)視起(qǐ)來
。有源(yuán)電(diàn)力(lì)濾波器的(dí)投入使用，便是(shì)解決(jué)諧(xié)波治(zhì)理問題(tí)的重(zhòng)要(yào)開端，隨著科技水平的不斷進步，治(zhì)理電(diàn)網諧波必定(dìng)會(huì)更加迅速，更加達到效果
。

【參考(kǎo)文獻】

1. 梁國燦(càn).供(gōng)配電(diàn)工程設計中充(chōng)電樁(zhuāng)的(dí)諧(xié)波(bō)治(zhì)理[J].電氣技術與經(jīng)濟,2020

2. 王晗，洪建軍(jūn)等.工(gōng)廠(chǎng)供(gōng)配電(diàn)係統中電(diàn)氣(qì)火災(zāi)研究與(yǔ)防範要(yào)點(diǎn)[J].電(diàn)氣(qì)技(jì)術與經(jīng)濟，2018

3. 安科(kē)瑞(ruì)企業微電(diàn)網(wǎng)設計(jì)與應用(yòng)手冊.2020.6版

4. 安(ān)科瑞(ruì)電(diàn)能質量監測(cè)與治(zhì)理選(xuǎn)型(xíng)手冊.2019.11版