一、諧波治理

所有現(xiàn)代的SCR相位控制調(diào)光柜都是非線性荷載。也就是說(shuō)，他們并不產(chǎn)生像臺(tái)燈一樣線性荷載的正弦波形。調(diào)光器波形的斬波會(huì)產(chǎn)生富含三次諧波的電流波形。這些諧波會(huì)導(dǎo)致變壓器、斷路器、饋電導(dǎo)線過(guò)熱。

美國(guó)國(guó)家電子學(xué)委員會(huì)（NEC）要求，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮非線性荷載帶來(lái)的諧波，見(jiàn)220.22FPN第二條。總體來(lái)說(shuō)，應(yīng)對(duì)諧波的辦法包括：

A． 給調(diào)光系統(tǒng)使用單獨(dú)的 Δ-Y變壓器。由于三次諧波在變壓器的delta primary處傳播，他們被變壓器阻斷，不會(huì)傳送到整體建筑的電氣系統(tǒng)。這起到的效果是，幫助調(diào)光系統(tǒng)滿足IEEE標(biāo)準(zhǔn)，即《519個(gè)推薦的諧波控制以及電氣供電系統(tǒng)要求的推薦做法》。很多電氣工程師都在用在為調(diào)光系統(tǒng)設(shè)置這樣的諧波限制?？傮w對(duì)整體建筑電壓波形諧波畸變的標(biāo)準(zhǔn)是控制在5%。

B． 使用超大型中性導(dǎo)線和母線排。因?yàn)?/span>三次諧波電流是零序變化（zero sequence variety），他們會(huì)集中而不是在wye系統(tǒng)中的中線消失（they sum rather than cancel in the neutral of a wye system）。這就需要超大導(dǎo)線對(duì)大量中性電流進(jìn)行補(bǔ)償。在調(diào)光系統(tǒng)中，測(cè)量出中性電流高于相電流25%并不罕見(jiàn)。

C． 同時(shí)使用100%額定主開(kāi)關(guān)和跳閘構(gòu)造（Use 100% rated main breakers with electronic trip mechanisms）。這些斷路器相對(duì)而言不容易受到正常電路斷路器受到諧波過(guò)熱的熱元素的影響，相對(duì)不易導(dǎo)致錯(cuò)誤跳閘。

二、設(shè)備

盡管美國(guó)國(guó)家電子學(xué)委員會(huì)并沒(méi)有做出要求，但是如果在任何降低的系統(tǒng)（derated system）的饋線處安裝一個(gè)三相、四位顯示（four display）、RMS準(zhǔn)確響應(yīng)（true-RMS-responding）的電流表，這是一個(gè)非常好的想法。這個(gè)電流表上應(yīng)該包括中線讀數(shù)和三相的顯示，因?yàn)?/span>由于諧波，中線通常在比相位高的電流處運(yùn)行。這種電流表可以很好的防御突發(fā)斷電，特別是當(dāng)設(shè)備數(shù)量增加的時(shí)候。你會(huì)需要一個(gè)單獨(dú)的四位顯示電流表，以及給每個(gè)系統(tǒng)的主要饋線配置一套電流互感器。

三、選擇正確的變壓器

標(biāo)準(zhǔn)的變壓器僅僅是用于線性荷載的。因此，給相位控制調(diào)光系統(tǒng)供電的變壓器（屬于非線性荷載）應(yīng)該擁有K系數(shù)等級(jí)。

K系數(shù)等級(jí)值得是，變壓器是已登記的，可以用于非線性荷載的，并且可以充分抵抗磁滯現(xiàn)象增加帶來(lái)的熱量、變壓器一次繞組（primary）增加的電流損失，以及這些負(fù)荷帶來(lái)的增加渦流損失。

對(duì)K系數(shù)變壓器有一個(gè)常見(jiàn)誤解，即這些變壓器只是換了標(biāo)簽的小型普通變壓器，通過(guò)內(nèi)部降額方式來(lái)應(yīng)對(duì)非線性荷載。這種理解是錯(cuò)誤的。

K系數(shù)變壓器與一般變壓器的構(gòu)造是非常不同的。其線圈和繞線方式都有更多的通風(fēng)設(shè)計(jì)，在內(nèi)核處有更多的剛才，具有不同的飽和度特性，而且原線圈（the primary）有額外的橫截面來(lái)應(yīng)對(duì)帶諧波的電流；它們也可能配置了較大中線母排，應(yīng)對(duì)中線過(guò)載電流；以及形狀不同的導(dǎo)體應(yīng)對(duì)渦流損失。所有這些元素結(jié)合起來(lái)，允許變壓器在諧波環(huán)境下，在額定溫度或低于額定溫度環(huán)境下運(yùn)行。根據(jù)諧波量的不同，變壓器設(shè)計(jì)有不同的K系數(shù)。

有人聲稱(chēng)，在一些典型的調(diào)光系統(tǒng)當(dāng)中，并不需要K系數(shù)變壓器，因?yàn)樗麄儺a(chǎn)生諧波的情況僅在于由于減少調(diào)光器設(shè)置，沒(méi)有全部供電的時(shí)候。在調(diào)光系統(tǒng)僅僅是變壓器負(fù)載上一小部分的時(shí)候，這種描述是正確的。比如，如果調(diào)光系統(tǒng)僅僅使用1500KVA變壓器中的150KVA，變壓器其余容量給設(shè)施中其他部分供電，調(diào)光系統(tǒng)中的諧波部分對(duì)于變壓器不會(huì)有不利影響。但是當(dāng)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的變壓器安裝在調(diào)光系統(tǒng)上，旨在阻止諧波擴(kuò)散、或提供線電壓補(bǔ)償調(diào)光器損耗的時(shí)候，看上去可以用一個(gè)小得多的變壓器用在150KVA的調(diào)光系統(tǒng)當(dāng)中。在這樣的情況下，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，K系數(shù)變壓器更合適，既能夠滿足UL變壓器認(rèn)證，也能將其服務(wù)期延長(zhǎng)至低溫運(yùn)行。另外，調(diào)光系統(tǒng)會(huì)一直產(chǎn)生一定的諧波，即使在調(diào)光器滿開(kāi)的時(shí)候，因?yàn)檎{(diào)光器輸出波形會(huì)一直有過(guò)零停滯期，所以永遠(yuǎn)不會(huì)有一個(gè)純正的正弦波。

對(duì)于一個(gè)典型的SCR相控制調(diào)光系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)的一些安裝經(jīng)驗(yàn)表明，K13系數(shù)是合適的選擇。這并不是基于調(diào)光系統(tǒng)的精確諧波內(nèi)容計(jì)算，因?yàn)檫@一點(diǎn)幾乎不能呢定性，因?yàn)?/span>對(duì)于每個(gè)可能的調(diào)光器設(shè)置排列和負(fù)荷來(lái)說(shuō)，情況都不同。很多工程師都對(duì)這種完全基于經(jīng)驗(yàn)的選擇不能接受，因?yàn)楹芏嗍熘?/span>產(chǎn)生諧波的設(shè)備（如可變頻驅(qū)動(dòng)）確實(shí)可以進(jìn)行精確描述。但是，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)仍然驗(yàn)證了這種選型的正確性。

其他變壓器特征如阻抗、屏蔽、升溫、銅或鋁繞線以及噪音等級(jí)必須也要進(jìn)行考慮。，應(yīng)該提前知道的一點(diǎn)是，K系數(shù)變壓器一般在同等功率水平下，要比普通變壓器大15%到25%。

文章二：Steve Terry 2007年關(guān)于諧波治理的文章

--關(guān)于HMT優(yōu)越于K系數(shù)變壓器的闡述

過(guò)去五年當(dāng)中出現(xiàn)了一種新的工具—諧波緩解變壓器（HMT）。這種設(shè)備還有一個(gè)別名，叫做曲折變壓器（zigzag transformer），名字的由來(lái)是其繞線的拓?fù)?/span>結(jié)構(gòu)。這種變壓器的先驅(qū)是PowerSmiths以及Mirus，而現(xiàn)在幾乎所有主要變壓器制造商都有這樣的變壓器。HMT變壓器能夠在諧波環(huán)境下降低電壓畸變，通過(guò)減少諧波電流所見(jiàn)的阻抗來(lái)視線。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的技術(shù)源于如“零序流量消除（zero sequence flux cancellation）”這樣的手法，消滅三次諧波；而通過(guò)相移，也就使得不同頻率驅(qū)動(dòng)常見(jiàn)的5，7,11次諧波得以消除，而這些在典型相位控制調(diào)光系統(tǒng)不存在。如此等等，本文不會(huì)對(duì)相移技術(shù)過(guò)多探討。

HMT的次級(jí)繞組構(gòu)成能夠消除零序磁通（即3/9/15三次諧波）而無(wú)需將他們耦合在一次繞組。

在二次繞組每個(gè)相使用的線圈的線在鐵芯變壓器的三極是分開(kāi)的。這種磁通消除也會(huì)給零序電流帶來(lái)更低的阻抗。此外，降低的一次繞組電流會(huì)提高效率，使變壓器在更低的溫度運(yùn)行。

HMT比K系數(shù)變壓器或傳統(tǒng)變壓器有著成本溢價(jià)。但是，提高的效率和降低的無(wú)負(fù)荷損失可以使更高資本成本實(shí)現(xiàn)更短的回本期。另外，如果你希望找到綠色電力消耗的方式，那么就是它了。

HMT的特征是：

-給調(diào)光系統(tǒng)提供更高質(zhì)量的供電輸入—諧波失真更低

-由于變壓器效率提高，無(wú)負(fù)荷損失降低，所以運(yùn)營(yíng)成本更加低廉

-變壓器熱度更低

-碳足跡降低

，HMT和演藝使用的相控制調(diào)光系統(tǒng)的兼容性已經(jīng)在一些大型而且重要的場(chǎng)合證明了其適用性，比如三星和華為國(guó)內(nèi)工廠