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Tech
             Notes
             技術專文

            器隔離，故諧波不能直接回灌到輸                  (4.04% 與 6.06%) 做選用上的差異         濾波器 ( 改善前 ) 前的諧波電流。
            入電源側，因此，採用 INV 模式操               分析外，並提出其它選用的改善方
            作其輸入側 ( 變電站 ) 電力品質較              案；第二，當被動式濾波器電容器                 調諧因子 (Tuning Factor)
            佳。第二、ECO 模式 ( 又稱 Energy          老化時，分析諧波放大對系統穩定                 電感抗 (XL) 與電容抗 (XC) 比值，
            Saving Mode, ESM)：輸入交流電          運轉的影響和濾波器過載可能，檢                 指串聯電抗率，如低壓電容盤
            僅經過靜態開關 (Static Switch) 將        討後提出被動式濾波器未來諧振頻                 6.06% 電抗器，即指調諧因子或電
            電供給至下游負載使用，由於 UPS                率偏移的改善，延緩電容器老化時                 抗率為 6.06%
            操作在 ECO 模式時，可減少功率                間，降低濾波器過載事件，使系統
            級電子元件切換造成的電力損失，                  高效穩定運轉，俾期提供後續運轉
            故可節省電費支出，同時落實國內                  和設計人員參考與應用。
            高科技廠房節能減碳的政策目標，
            因此，各廠 UPS 均以 ECO 模式作                                             文獻探討
            為標準的工作模式。不幸的是，                   諧波術語和名詞
            UPS 輸出下游負載的諧波可直接藉
                                             諧波 (Harmonic)                   選用一個設計不正確或不適當的被
            由靜態開關回灌到輸入電源側，導
            致電源側系統的諧波增高，以五次                  對週期性交流進行傅立葉級數分                  動式濾波器，反而將造成更嚴重的
                                                                             電力諧波事故，以下為近來發生的
            諧波最高，影響系統穩定運轉。有                  解，獲得頻率大於基波頻率整數倍
                                                                             兩個電力諧波案例，希望從過往的
            鑑於此，如何治理變電站諧波成為                  的分量。
                                                                             電力事故中獲取學習到經驗值，以
            當前廠務系統一項重要的課題。
                                             特徵諧波頻率                          避免此類問題再次發生。
            現今工業界治理諧波最為常見的                   (Characteristic Harmonics)
            兩大手法分別為安裝被動式濾波                                                   案例一為並聯共振擴大諧波汙染事
                                             非線性負載操作在正常情況下產生                 故，某一石油輸送的加壓變電站系
            器 (Passive Filter) 與主動式濾波器
                                             的諧波電流分量。                        統，使用兩台變壓器 (69kV/25kV)
            (Active Filter)，被動式濾波器技術
                                                                             分別供電給兩組變速的馬達負載使
            成熟、穩定可靠度高、補償容量大，
                                             功率因數 (Power Factor, PF)         用，負載諧波電流特性為六步脈波
            以及主要可針對電力系統低次諧波
                                             有效功率 (P) 與視在功率 (S) 的比           和總額定容量為 7.1MVA，改善前
            進行諧波改善，故被廣泛使用在工
                                             值。                              選用 3.6MVAR 電容器組作功率因
            業界當中。它的工作原理簡單，是
                                                                             數改善 (0% 串聯電抗率 )。當電容
            針對欲治理的諧波頻率提供一個低
                                             總諧波失真率                          器投入後，兩組馬達運轉在原額
            阻抗路徑，達到吸收諧波之目的，
                                             (Total Harmonic Distortion, THD)
            仍要注意到的是，往往隨時間電力                                                  定容量的 76%，此時電壓異常，
                                             週期性交流電中諧波含量均方根                  電壓總諧波失真從 3.71% 上升到
            系統特性的改變 ( 如 UPS 從 INV 模
                                             值與基波分量均方根值之比 ( 百分               7.92%。經由現場量測與模擬結果
            式改為 ECO 模式 )，又或者是選用
                                             比數表示 )，電壓總諧波失真表示                驗證是電容器投入與電力系統引起
            不適合和不正確的被動式濾波器，
                                             為 THDV，電流總諧波失真表示為               並聯共振導致。因此，選用五次和
            除導致無法有效濾除諧波外，甚至
                                             THDI。                           七次的單通被動式濾波器取代原先
            還可能擴大諧波事故。為求廠務電
                                                                             電 容 器， 即 串 聯 4% 與 2% 電 抗
            力系統的運定運轉，思考如何選用
                                             調諧次數                            器，改善後電壓的總諧波失真變為
            一個正確且適當的被動式濾波器進                  (Turning Harmonic Order)
            行諧波改善是非常重要的，換句話                                                  1.1%。
                                             在調諧次數下，濾波器阻抗可能發
            說，串聯電抗器 ( 百分比值 ) 如何                                              案例二為偶次級諧波異常擴大諧波
                                             生最小值或最大值。
            才可以與欲消除的諧波頻率做匹                                                   事故，某一石化工廠為了改善工廠
            配，達到系統諧波的改善。                                                     整流性負載產生的諧波電流，在負
                                             調諧濾波器 (Tuned Filter) 與
            目前廠內裝設的被動式濾波器可區                  失諧濾波器 (Detuned Filter)          載側採用五次和七次單通被動式濾
                                                                             波器。受系統阻抗改變使得系統並
            分成兩種，分別為 4.04%( 廠內又              調諧濾波器是指調諧頻率低於特徵
                                                                             聯的諧振點靠近於四級，導致負載
            稱諧波濾波器 ) 和 6.06%( 廠內又            諧波頻率 10% 以內。失諧濾波器
                                                                             四次諧波電流被異常放大，使整流
            稱進相電容器 ) 的串聯電抗器，本                是指調諧頻率低於超過特徵諧波頻
                                                                             性負載被迫停止運轉。因此，重新
            文計畫目標是針對現行被動式濾波                  率 10% 以外的範圍。
                                                                             選用被動式濾波器，即將原本七次
            器 4.04% 與 6.06% 的選用做分析
                                                                             單通被動式濾波器的電容拆離一
            與檢討，並兼具分析實務運轉面的                  諧波放大
                                             (Harmonic Amplification)        半，使並聯共振點偏移，遠離四次
            問題，並先提出改善方針：第一，
                                                                             諧波。
            當系統同時存在兩種以上較高諧波                  系統投入濾波器後 ( 改善後 )，濾
            成分時，除針對現行被動式濾波器                  波器或系統的諧波電流大於未投入                 經上述得知串聯電抗率的選用值與
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