在三相负载中，由于其对称性，通常不会产生三次谐波。以三相负载为主导的电力系统中，谐波问题主要来源于5次、7次、17次、19次或更高次谐波电流。为解决这些谐波问题，谐波抑制变压器（HMT）常用于系统中。HMT通过采用双次级绕组或多台具有特定相移的变压器组合，来减少这些谐波的影响。通常，这种相移选为30°，以保证一个次级的谐波分量与另一个次级的谐波分量相互抵消，从而减弱谐波。

组合方案：同时处理单相与三相负载

当变压器同时服务于单相和三相负载时，通常采用组合方法。30°相移的成对三角形-锯齿形变压器是常见选择，这种设计能显著降低系统中的5次、7次、17次和19次谐波，而次级锯齿形绕组则进一步消除三次谐波。

启动期间的电压暂降分析

启动过程中，电压暂降现象可通过电能质量计记录数据以便分析。在实践中，需要平衡单相非线性负载以及线对中性线的电流。具体方法如下：

• 设置两个HMT供电的独立面板，一个采用0°相移的三角形-锯齿形（Delta-Z）配置，另一个使用三角形-Y形（Delta-Y）或Y形-锯齿形（Y-Z）配置，且具有30°的相位差。

• 将两个面板的负载平衡，以提高谐波抑制效果。

实例分析

假设某主电源面板需为200 A的单相非线性负载供电，可将系统分为两个100 A的独立供电面板（见图5）。两个变压器分别采用Delta-Z和Delta-Y（或Y-Z）接线方式，并设置相差30°。这种配置可以通过谐波的相互抵消，显著降低系统总谐波失真（THD）。

HMT阻抗特性

两个HMT应具有以下特性：

• 相同阻抗值：保持变压器阻抗一致，位于靠近总线的源侧位置。

• 负载谐波曲线一致：确保两台HMT在承载谐波电流时的表现一致。

对于锯齿形次级绕组的变压器，其阻抗通常低于铭牌标定值。不同配置的阻抗特性如下：

• 在三角形-星形或三角形-三角形配置中，单相阻抗与正序和负序阻抗相同（即铭牌阻抗值）。

• 对于Delta-Z或Y-Z配置，单相阻抗约为正序和负序阻抗的75%-85%。

需要注意的是，单相故障可能引发更高的故障电流（约为额定故障电流的133%），这对过流保护装置提出了更高要求（见图6）。

谐波滤波器

谐波滤波器用于降低谐波分量和整体谐波失真（THD），主要分为无源谐波滤波器和有源谐波滤波器两类。

无源谐波滤波器

无源谐波滤波器采用调谐的电容器和电感器，针对特定谐波频率工作（见图7）。

• 原理：类似于电子电路中的带通或低通滤波器，允许低频（如60 Hz）通过，同时滤除高频（如180 Hz及以上）。

• 限制：无源滤波器可能引发振铃、不必要的谐振或过度补偿等问题。此外，它们的体积较大，造价较高，且易受电路滞后或超前变化的影响。

有源谐波滤波器

有源谐波滤波器通过电子器件提供可变阻抗，产生与谐波180°异相的电流波形，从而消除谐波。

• 优点：适应性强，可有效减少复杂负载引起的谐波干扰。

• 应用场景：特别适用于安装于靠近非线性负载的位置（如交流变速驱动器的供电设备上）。

总结

谐波抑制技术对提高电能质量至关重要。通过合理选用HMT配置与谐波滤波器，可有效减少电力系统中的主要谐波，降低总谐波失真（THD），同时提高系统的稳定性和运行效率。