如果系統(tǒng)中的電氣負(fù)載絕大部分是非線性的，那么一臺專業(yè)的諧波故障檢測儀，將是非常有價值的工具。當(dāng)存在諧波時，諧波失真總量的真實讀數(shù)使你能夠預(yù)測到諧波的短期和長期效應(yīng)。一臺手持式諧波故障檢測儀，還可以提供另外一個重要讀數(shù)一K因數(shù)。K因數(shù)用一個數(shù)字表示，對于沒有諧波的系統(tǒng)，K因數(shù)為1.0。高的K因數(shù)代表可以承受高的諧波水平。

　　一臺專業(yè)的諧波故障檢測儀可以提供完整的諧波頻譜，使有經(jīng)驗的工程師或技師能夠迅速估計潛在的諧波源。

　　在進(jìn)行故障檢測時，要確定所得到的每個讀數(shù)都是真有效值。真有效值讀數(shù)對所有波形都是正確的，而不僅僅是正弦波。最重要的是，它可以確切地指示系統(tǒng)中諧波的熱效應(yīng)。在非線性系統(tǒng)中，諧波引起的發(fā)熱是最危險的。系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性也將受到有害的影響。如果擁有先進(jìn)的工具和故障檢測的實踐經(jīng)驗，將可以控制所有這些問題。

　　以下介紹諧波的典型測量方法和在什么地方進(jìn)行測量，介紹在同一系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的實際故障和問題以及如何解決它們。此外，還將提供有關(guān)功率因數(shù)的信息。

　　⑴減小三相系統(tǒng)諧波的影響舉例

　　系統(tǒng)特征：圖6表示的是一個帶有非線性負(fù)載的三相電力配電系統(tǒng)的框圖。

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　　圖6

　　它給2個SCR控制的凋速電機(jī)供電。其它負(fù)載還有幾個感應(yīng)馬達(dá)和熒光燈照明系統(tǒng)。馬達(dá)電路由480V供電，照明系統(tǒng)由277V供電。該系統(tǒng)設(shè)計為臨界狀態(tài)，它可以通過短路電流和負(fù)載電流的比計算出來。正常的比率應(yīng)該是100：1以上，而本系統(tǒng)是22：1。

　　⑵癥狀：馬達(dá)效率下降，小的感應(yīng)馬達(dá)燒毀，熒光燈中的電容損壞。

　　⑶測量：迅速地估計系統(tǒng)的諧波程度。利用配備電流鉗的便攜式諧波分析儀(例如福祿克公司的F43)分別在A、B和C點進(jìn)行三次測量。參見圖6。第一個測量(A點)表示諧波失真總量很高。第二個測量(B點)說明同樣的問題。最后一點(C點)表明存在比額定電流大許多的電流—足以經(jīng)常燒毀35A的保險絲。

　　這些快速的現(xiàn)場測量足以揭示諧波問題的嚴(yán)重性。進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)偶次諧波是由可控硅閘流系統(tǒng)的失靈而引起的，而可控硅閘流系統(tǒng)的失靈又是由于三相電壓波形諧波畸變引起的。諧波還導(dǎo)致了馬達(dá)和熒光燈電容發(fā)生故障。

　　⑷系統(tǒng)電能的調(diào)整

　　系統(tǒng)電壓的諧波失真總量(THD)很高。20KVAR功率因數(shù)修正電容引起了問題。它在五次諧波附近產(chǎn)生了諧振。為了解決上述問題，進(jìn)行了兩點改動：第一，加倍變壓器容量以改善供電能力;第二，將電感與功率因數(shù)修正電容組串聯(lián)讓其在200Hz以上的頻率失諧。選擇電感線圈的感抗值使頻率高于200Hz時回路呈感性，它將保持50Hz下功率因數(shù)的改善。降低源阻抗從而降低480V供電電壓的諧波失真。這種方法通常意味著使用更大的變壓器。本例中意味著加倍其容量。

　　在做這些改動之前，要先確認(rèn)一下供電電源本身沒有諧波問題。他們將負(fù)載中的所有非線性負(fù)載全部關(guān)閉再測量電力設(shè)備輸入端的電壓諧波失真。測試結(jié)果顯示，從供電部門來的電壓的諧波失真總量(THD)小于1%。

　　在安裝新的變壓器和電感線圈后，再次測量電機(jī)饋線的諧波頻譜。五次諧波電流大大減小了。電壓失真比從前減少了一半以上，而且流過相位修正電容的電流也接近50Hz額定值。現(xiàn)在調(diào)頻驅(qū)動的效率比以前高許多，因為由諧波電壓引起的電機(jī)轉(zhuǎn)動不良的現(xiàn)象被排除了。