有哪些方法减少电路或配电系统中的谐波？

　　有几种方法可以减少电路或配电系统中的谐波问题。K级变压器设计用于承受谐波引起的过热问题。谐波抑制变压器旨在通过减少或消除谐波来减少问题。此外，偶尔还会使用谐波滤波器来减少谐波。

　　K级变压器

　　ANSI标准C57.110-1986定义了K因子，以评估电路吸收多少谐波电流并确定该谐波电流的加热效应。根据电路K因数，变压器具有K等级。需要注意的是，K级变压器不会减少谐波。K等级表示变压器承受谐波有害影响的相对能力。K级变压器增加了铁芯的尺寸，增加了中性线的尺寸，并使用特殊的绕组威廉希尔官方网站 来减少涡流和趋肤效应损耗。例如，我们知道导体的横截面积加倍会将其电阻降低一半。K级变压器的初级和次级线圈使用较重的规格线，以减少电阻发热。

　　注意：

　　下垂和膨胀的发生可能表明配电系统较弱。在这样的系统中，当大型电机或焊接机打开或关闭时，电压将发生巨大变化。

　　测量K因子

　　在任何包含谐波的系统中，都可以使用电能质量分析仪测量K因数（见图1）。K系数为1表示线性负载。较高的K因子表示谐波加热增加。例如，K因子为2的电路的加热效果是K因子为1的电路的两倍。

　　图1.K因数可以用功率分析仪测量。图片由贸泽提供

　　标准K评级为1、4、9、13和20。此外，存在K值为30、40和50的载荷，但K因子大于20的载荷相对较少。机房的K因子通常为4到9。具有许多单相计算机的区域具有13到17的K因子。变压器的K额定值应超过电路的K因数，否则变压器应降额。

　　电路负载

　　已经制定了指南，根据电路中的主要负载类型推荐K因子（见表1）。当根据K因子指定变压器时，越多越好。K因数大于所需值的变压器有其自身的一系列问题。典型的问题包括浪涌电流增加、涡流磁芯损耗增加和占位面积增大。

　　电路的K因数通常随着连接到电路的负载增加而降低，就像THD随着电路上更多相同负载而降低一样。通常，当10或20个设备同时联机时，配电盘总线上的组合K系数会降低3倍或更多。

　　谐波抑制变压器

　　谐波抑制变压器（HMT）是一种旨在减少配电系统中谐波的变压器。某些类型的HMT被称为移相变压器。HMT通常基于组合波形的原理，其中一个负载的谐波分量的正部分与来自另一个负载的谐波的负部分相加。当负载完全平衡时，这种添加会导致完全取消。在不平衡负载的情况下，我们仍然能够获得更小的整体谐波。最终结果是防止谐波通过配电系统传播，但它们仍保留在系统的次级绕组和负载侧。

　　HMT在靠近负载时效果最佳。这通常意味着HMT位于整个设施的分散位置。因此，HMT通常具有约100kVA或更低的kVA额定值。

　　三角星形布线

　　常见的变压器接线布置将初级绕组采用三角形配置，次级绕组采用星形配置。三角形星形变压器对谐波电流的阻抗高于对基波电流的阻抗。这减少了电流谐波，但变压器中较高的阻抗会导致谐波电流的压降相对较高。高压降有助于电压THD和平顶。该电压THD可以分布在整个配电系统的上游。在满载时，三角星形变压器产生的电压THD高于IEEE标准519-1992，IEEE推荐实践和电力系统谐波控制要求的建议。

　　当三次谐波衰减时，其他高次谐波不受影响。但是，如果使用HMT从设施中其他地方的其他非线性负载提供额外的源阻抗和/或相移，则可以实现一些好处。

　　锯齿形绕组

　　另一种常见的HMT设计是以锯齿形配置缠绕每相的次级，以消除三次谐波。锯齿形是通过将变压器一相的一半次级匝绕在三相变压器的一条腿上，另一半次级匝在相邻相位上绕组来实现的（见图3）。

　　当所有三次谐波彼此同相时，三次谐波电流会产生相互抵消的安匝通量，导致初级绕组中不会感应到电流。