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諧波治理范文第1篇

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng) 電源污染 諧波治理

中圖分類號： F407 文獻標識碼： A

一、治理諧波的意義

電力用電網(wǎng)絡(luò)中含有諧波，這是眾所周知的事實，這在5年前，還不太能為人所知，可現(xiàn)在，無論是電力系統(tǒng)的從業(yè)人員，還是與用電有關(guān)的人員，都對“諧波”及其危害有所認識了。

近年來，電力網(wǎng)中非線性負載的逐漸增加是全世界共同的趨勢，如變頻驅(qū)動或晶閘管整流直流驅(qū)動設(shè)備、計算機、重要負載所用的不間斷電源（UPS）、節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等，這些非線性負載將導致電網(wǎng)污染，電力品質(zhì)下降，引起供用電設(shè)備故障，甚至引發(fā)嚴重火災(zāi)事故等。世界上包括我國的一些建筑物突發(fā)火災(zāi)被證明與電力污染有關(guān)。

諧波的危害十分嚴重。無論是從保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的角度，還是從用戶用電設(shè)備的安全、正常工作的角度，有效地治理諧波，將其限制在允許范圍之內(nèi)，還電網(wǎng)一個潔凈的電氣環(huán)境，都是當前很緊要的任務(wù)，所以說諧波治理問題的研究具有十分重大的理論和現(xiàn)實意義。

二、配電系統(tǒng)中的諧波源

嚴格意義上講，電力網(wǎng)絡(luò)的每個環(huán)節(jié)，包括發(fā)電、輸電、配電、用電都可能產(chǎn)生諧波，其中產(chǎn)生諧波最多位于用電環(huán)節(jié)上。

發(fā)電機是由三相繞組組成的，理論上講，發(fā)電機三相繞組必須完全對稱，發(fā)電機內(nèi)的鐵心也必須完全均勻一致，才不致造成諧波的產(chǎn)生，但受工藝、環(huán)境以及制作技術(shù)等方面的限制，發(fā)電機總會產(chǎn)生少量的諧波。

輸電和配電系統(tǒng)中存在大量的電力變壓器。因變壓器內(nèi)鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內(nèi)含大量奇次諧波。變壓器鐵心飽和度越高，其工作點偏離線性就越遠，產(chǎn)生的諧波電流就越大，嚴重時三次諧波電流可達額定電流的5%。

用電環(huán)節(jié)諧波源更多，晶閘管式整流設(shè)備、變頻裝置、充氣電光源以及家用電器，都能產(chǎn)生一定量的諧波。

晶閘管整流技術(shù)在電力機車、充電裝置、開關(guān)電源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，從電網(wǎng)吸收的是半周正弦波，而留給電網(wǎng)剩下的半周正弦波，這種半周正弦波分解后能產(chǎn)生大量的諧波。有統(tǒng)計表明，整流設(shè)備所產(chǎn)生的諧波占整個諧波的近40%，是最大的諧波源。

變頻原理常用于水泵、風機等設(shè)備中，變頻一般分為兩類：交-直-交變頻器和交-交變頻器。前者將380V 50Hz工頻電源經(jīng)三相橋式可控硅整流，變成直流電壓信號，濾波后由大功率晶體開關(guān)元件逆變成可變頻率的交流信號。后者將固定頻率的交流電直接轉(zhuǎn)換成相數(shù)一致但頻率可調(diào)的交流電。兩者均采用相位控制技術(shù)，所以在變換后會產(chǎn)生含復(fù)雜成分(整次或分次)的諧波。因變頻裝置一般具有較大功率，所以也會對電網(wǎng)造成嚴重的諧波污染。

充氣電光源和家用電器更是常見的諧波源，如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈應(yīng)用氣體放電原理發(fā)光，其伏安特性具有明顯的非線性特征。計算機、電視機、錄像機、調(diào)光燈具、調(diào)溫炊具、微波爐等家用電器，因內(nèi)置調(diào)壓整流元件，會對電網(wǎng)產(chǎn)生高次奇諧波；電風扇、洗衣機、空調(diào)器含小功率電動機，也會產(chǎn)生一定量的諧波。這類設(shè)備功率雖小，但數(shù)量多，也是電網(wǎng)諧波源中不可忽視的因素

三、諧波在配電系統(tǒng)中的危害

1、諧波對變壓器的影響

由于諧波造成的變壓器鐵芯中的磁通量的減少和變壓器繞組中導線的集膚效應(yīng)加大，也就是最通常的鐵損、銅損增加，必然造成變壓器工作溫度上升，形成惡性循環(huán)，降低效率。一般來說，諧波容易造成星形變壓器產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，對三角形變壓器在繞組中形成環(huán)流而過熱。

2、諧波對供電電纜的影響

由于用戶系統(tǒng)中導線阻抗的頻率特性，導線的電阻會隨著頻率的升高而增加，又由于導線中集膚效應(yīng)的作用，諧波會使得用戶自身供電系統(tǒng)中導線的附加損耗增加。尤其值得注意的是這類諧波還會使三相供電系統(tǒng)中的中性線的電流增大，導致中性線過載而引發(fā)故障。且大大浪費了電能，無謂的多交電費。

3、諧波對電動機的影響

由于集膚效應(yīng)、磁滯、渦流等現(xiàn)象將隨著諧波次數(shù)增高而使得各類旋轉(zhuǎn)電機的鐵芯和繞組中產(chǎn)生的附加損耗增加。在一般的工業(yè)用戶中，各類電動機負載往往要占整個負載的 70% ― 80% 。由此可見，諧波對一般工業(yè)用戶會帶來很大的不必要的電能損耗。此外，諧波造成的電機轉(zhuǎn)子的脈沖轉(zhuǎn)矩也將使電機的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生扭曲振動，使設(shè)備疲勞過度而損壞。

4、諧波對電力電容器的影響

電容器對于高次諧波呈現(xiàn)低阻抗，從而在高次諧波的影響下很容易擊穿。有的電容器和系統(tǒng)電路中的感抗組成的諧振回路的諧振頻率等于或接近某次諧波分量的頻率時，就會使得諧波電流放大，引起電容器過熱，過電壓而不能正常工作，或加速電容器老化，縮短壽命。

5、諧波對通信系統(tǒng)的影響

通信系統(tǒng)的換流設(shè)備和 UPS 設(shè)備本身是很嚴重的諧波源。這類設(shè)備產(chǎn)生的諧波頻率一般在3-10KHz之間，該頻段的諧波必然會干擾載波通信的正常工作，由此產(chǎn)生的干擾電壓將會嚴重影響通信線路的通信質(zhì)量，甚至于在某些情況下還會造成通信線路的中斷等嚴重后果。

6、諧波對PLC等微電腦控制設(shè)備的影響

絕大部分的數(shù)控類設(shè)備都通過一系列的交直流電機，通過變頻調(diào)速來控制的。在此過程中諧波的瞬時脈沖會引起控制元件的誤動作，引發(fā)莫明故障,尤其是由于數(shù)控設(shè)備中的控制用芯片中的電容受到諧波的影響，很容易老化甚至短路，造成設(shè)備不能工作,使生產(chǎn)過程中斷。另外在精密加工設(shè)備的各類繼電器的接觸點上，在諧波的作用下很容易形成一個氧化碳膜層，既增加了接觸點的阻抗又大大降下低了控制器的靈敏度?？傊?，諧波電流引起電壓波型的畸變,對PLC、微電腦等精密高檔程序控制設(shè)備的影響很大，特別是在自動化生產(chǎn)或流水線的場合，最終直接影響產(chǎn)品品質(zhì)。

7、諧波對低壓開關(guān)設(shè)備的影響

諧波的存在，使附加電流增大,導致保護器件因過流量大而容易燒壞。

8、諧波對蓄電池充電設(shè)備的影響

無論是UPS中的蓄電池還是汽車、地鐵、電動車甚至小到手機中的蓄電池，有一個普遍現(xiàn)象就是使用一段時間后蓄電池的蓄電量會大大低于原出廠標定值。其實，原因就是在蓄電池的充電過程中電源中由于整流、換流等非線性的原理，使諧波的含量很高，不但使各類蓄電池的極板表面嚴重氧化而充電不足，導致蓄電池蓄電量下降，而且使充電過程中的電能的浪費達到驚人的程度。

9、諧波對企業(yè)電力測量準確性的影響

目前國內(nèi)采用的電力測量儀表都是在工頻(50Hz)正弦波的情況下設(shè)計使用的。當存在諧波時，由于頻率和波型都發(fā)生極大的變化，將產(chǎn)生計量混亂，測量不準確。

四、配電系統(tǒng)諧波治理對策

為了全面掌握電網(wǎng)的諧波水平和負荷的諧波特性，應(yīng)定期對電網(wǎng)進行諧波普查測試，當大容量的諧波源設(shè)備、電容器（或濾波器）組等接入電網(wǎng)前后，均應(yīng)進行專門的諧波測試，以確定電網(wǎng)背景諧波狀況、諧波源的諧波發(fā)生量、電容器（或濾波器）組對諧波的影響等，以決定其能否正式接網(wǎng)運行。

諧波造成對電網(wǎng)的污染，使得用戶防不勝防，有的用戶，按照電力部門的原設(shè)計方案和配比，應(yīng)該是可以拖動負荷的，但由于諧波的存在，就是拖不動，不得不停下一部份負荷，使得變壓器的負荷能力“縮水”，而傳統(tǒng)的無功補償裝置，僅能起到無功補償?shù)淖饔?，即僅僅提高功率因數(shù)。但是，在提高功率因數(shù)的同時，又對諧波電流進行了放大，即把系統(tǒng)負荷產(chǎn)生的諧波電流放大數(shù)倍以上。我們知道，諧波會消耗有功功率，也就是說，諧波含量高了，也要“用電”的。因此，有的企業(yè)，通過安裝大量的補償電容，獲得了高的功率因數(shù)，你的電費單上的“力調(diào)費”是正的了。可在此同時，也付出了大量的有功電度，實際上，你也多交了電費，這是不劃算的。

諧波的治理是每一個用電戶和供電部門應(yīng)該認真考慮的問題，如何把諧波的污染降低到最低限度，又不要花太多的錢，我認為：任何事物都不是一塵不變的，都會有種種區(qū)別，而我們對于諧波的處理，也不能遵循一個準則，即一定要濾波。一是當?shù)椭C波時，可以采取“抑制”的方式，即使用諧波抑制器抑制諧波，使得投入系統(tǒng)中用于無功補償?shù)碾娙萜髂芷桨驳赝度耄M行無功補償，在補償電容器的回路中串入一個諧波抑制器；二是當系統(tǒng)中的諧波有一定的含量，但還不至于達到抑制不了時，也可以采取另一種“抑制”的手段，即串入一定百分率的電抗器，對諧波進行抑制，同樣可以達到使得補償電容器平安投入系統(tǒng)，對無功功率進行補償?shù)淖饔?。三是當系統(tǒng)中的諧波含量達到一定的量時，用“抑制”已無法解決問題時，就要毫不猶豫地采用濾波的手段，針對某一次或某幾次大含量的諧波進行“濾除”，這就是當前人們說到的最多的“濾波”了。這時，濾除諧波，以保證系統(tǒng)中的諧波含量低于國標的限額，即同時能保證系統(tǒng)平安運行。

五、結(jié)論

諧波的綜合治理工作是一項節(jié)能環(huán)保的有益的工作。單純無功補償用的電容器組對諧波治理和抑制無能為力。并且，由于諧波的存在,設(shè)備電感與無功補償用的電容器組發(fā)生并聯(lián)諧振，及外系統(tǒng)感抗與無功補償用的電容器發(fā)生串聯(lián)諧振，使得諧波進一步放大，從而使得電壓和電流畸變更加嚴重。電氣線路的集膚效應(yīng)，導致電纜、電線發(fā)熱，絕緣材料加速老化。 消除電力電子裝置諧波污染的工作，可稱之為當今技術(shù)應(yīng)用的“綠色工程”。抑制甚至消除諧波，才能真正地實現(xiàn)節(jié)約電能、減少損耗，降低成本；提高效率、穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化質(zhì)量。

參考文獻：

1. 許遐, 2008年09月,公用電網(wǎng)諧波的評估和調(diào)控出版.中國電力出版社

諧波治理范文第2篇

關(guān)鍵字：電網(wǎng) 諧波 危害 治理

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0125-02

1 諧波的界定及產(chǎn)生原因

由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，任何與工頻頻率不同的成分都被稱為諧波。通常來說諧波的展現(xiàn)是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率是基波頻率的整數(shù)倍數(shù)[1]。由于正弦電壓加壓于非線性負載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。因此來說在電網(wǎng)運作的過程中非線性負荷是形成電網(wǎng)諧波的主要原因。通常在電網(wǎng)中主要具有非線性負荷的是UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等，通常來說以上電網(wǎng)中常用到的設(shè)備是諧波產(chǎn)生的主要源頭設(shè)備。在電力網(wǎng)絡(luò)運作的過程中主要分為發(fā)電、輸電、配電、用電四大環(huán)節(jié)，其中各個環(huán)節(jié)都有可能產(chǎn)生諧波，總體來說四大環(huán)節(jié)中用電的過程中產(chǎn)生的諧波最多。

發(fā)電過程中產(chǎn)生的諧波通常來說較為微弱，主要來源于發(fā)電機的使用；發(fā)電機在使用的過程中只有達到三相繞組完全對稱的情形之下才不會有諧波的產(chǎn)生，但由于現(xiàn)電機制作工藝以及環(huán)境等多方面的因素的問題，達到發(fā)電機三相繞組對稱現(xiàn)象的絕對出現(xiàn)是一大難點，但由于其在發(fā)電的過程中產(chǎn)生的諧波較少通常不是諧波治理過程中的主要問題。

輸電配電過程中必然使用的設(shè)備是電力變壓器，因變壓器內(nèi)鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內(nèi)含大量奇次諧波[2]。通常來說電力變壓器鐵心的飽和度越高，其在使用的過程中產(chǎn)生的諧波也就相對越大。

用電過程中諧波的產(chǎn)生是最大的，其主要是展現(xiàn)于使用晶閘管式整流設(shè)備、變頻裝置、充氣電光源以及常規(guī)家庭使用的電器等設(shè)備所釋放出的諧波。晶閘管式整流設(shè)備由于在充電裝置以及開關(guān)電源等處被廣泛的運用，因此其所在使用的過程中產(chǎn)生的諧波通常也較多；據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計顯示，在現(xiàn)代諧波中由于晶閘管式整流設(shè)備產(chǎn)生的諧波占據(jù)的比例已經(jīng)高達百分之四十。同樣在變頻裝置以及充氣電光源等設(shè)備使用的過程中也會一定程度的產(chǎn)生諧波，但由于其都是在用電環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的諧波，因此在整體電網(wǎng)運作的過程中用電環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的諧波是先進諧波危害的主要源頭。

2 諧波的主要危害

關(guān)于電網(wǎng)諧波的概念界定以及主要產(chǎn)生原因上一章節(jié)已經(jīng)進行了充分的論述，那么在實際的運作中，電網(wǎng)諧波具有怎樣的危害呢？概括性的來說在電網(wǎng)運作的過程中電網(wǎng)諧波所產(chǎn)生的主要危害展現(xiàn)為以下方面：首先，諧波對于配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的危害。在配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中一般來說都采用一些電磁式繼電器以及感應(yīng)繼電氣元件對于配電常規(guī)的設(shè)備進行保護以及測量，而通常來說諧波的出現(xiàn)會一定程度上引起以上元件的誤動或是拒動；由于上述元件在實際的電網(wǎng)系統(tǒng)運作過程中都是為了有效保障配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，因此無論是誤動還是拒動的現(xiàn)象出現(xiàn)都會在一定程度上引起配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體安全運營。其次，諧波會對于電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備形成一定的危害。在電網(wǎng)運作的過程中諧波的出現(xiàn)能夠在一定程度上對于多種電力設(shè)備形成不同方面的危害以及影響。例如諧波通常會對于電力變壓器形成一定的銅損以及鐵損，影響變壓器在電網(wǎng)變壓中穩(wěn)定正常的動作。諧波對于電力電容器也具有很大的影響，諧波的出現(xiàn)會導致導致電容器的損耗加大，加速老化從而影響電容器的正常使用。電能表是評價電能消耗重要而基本的測量工具，是用戶繳費的憑證，而諧波可能使電能計量產(chǎn)生較大誤差，嚴重時會導致計量混亂；同樣，諧波也是引起濾波裝置誤啟動，保護誤動和拒動的重要因素；此外，諧波會通過靜電感應(yīng)電磁感應(yīng)以及傳導等多種方式耦合進通訊系統(tǒng)，影響它們的正常運行[3]。再次諧波對于人體健康的危害。諧波的出現(xiàn)通常會攜帶一定程度的噪音，諧波產(chǎn)生的噪音往往極度容易形成變電所的噪聲污染超標，從而影響從事電力工作人員的身心健康。同時在電力人員工作的過程中，或是在普通人在使用電器的過程中，只要該設(shè)備發(fā)射出諧波，那么諧波就一定程度上會對于人體的細胞形成刺激，從而使得正常的細胞形成翻轉(zhuǎn)，當人體細胞的翻轉(zhuǎn)頻率與諧波較為相同時，就會進一步的影響到人體的大腦與心臟的健康。

通過上文中對于諧波特性的分析，筆者認為對于諧波的治理其思路主要應(yīng)當從兩大方面進行展開，首先，強化對于諧波的隔離，非線性用電設(shè)備是諧波產(chǎn)生的主要源頭，諧波隔離需要對于非線性用電設(shè)備產(chǎn)生諧波的控制，減少對于其他層級電網(wǎng)的影響。其次，濾波器的安裝使用，濾波器是現(xiàn)今技術(shù)手段抑制諧波危害的最佳代表，其通常主要分為有源以及無源兩種，在實際的使用過程中有源以及無源卻有著很大程度的不同。有源濾波器其運作原因主要是通過對于電源側(cè)的電流波型與正弦波相比較，同時由有源濾波器進行差額的擬補，就目前發(fā)展形勢來說，有源濾波器是今后抑制諧波危害的主要發(fā)展趨勢。無源濾波器主要工作原理是通過將L、C串聯(lián)或是并聯(lián)，然后在其諧波產(chǎn)生的過程產(chǎn)生諧振，通過諧振對于諧波的電壓進行降低，同時也對于諧波的危害進行降低，有效的針對諧波危害進行緩解。

3 諧波治理技術(shù)現(xiàn)狀

有關(guān)于諧波治理的問題最早起源于上世紀三十年代中期，但到了上世紀五十年代隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的技術(shù)革新，新技術(shù)以及新設(shè)備的普遍性引用，再為人們帶來甚多便利的同時也為人們帶來了較大的諧波治理問題。隨著諧波問題的日益嚴重，在國際的范圍內(nèi)都引起了嚴重的反響，各國都對于諧波治理技術(shù)進行了充分性的研究，截至目前，世界諧波治理技術(shù)的發(fā)展較期初階段而言，有著較大程度的進步，但其同時依舊存在較多方面的不足。整體來說，目前我國諧波治理技術(shù)方面主要展現(xiàn)在一下方面。

（1）電力系統(tǒng)諧波污染現(xiàn)狀嚴峻；隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的進一步優(yōu)化以及升級，電力系統(tǒng)已經(jīng)成為了當今社會發(fā)展過程中不可或缺的一種技術(shù)支撐而存在；在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，大量的變頻器以及大功率直流電源應(yīng)用廣泛，在此過程中對外產(chǎn)生的諧波危害十分巨大。其次，隨著諧波的產(chǎn)生不能得到有效的抑制，諧波對于變壓器的損害，嚴重的影響了其正常的使用壽命長短。據(jù)相關(guān)研究資料表明，對于大功率直流電源而言，其產(chǎn)生的諧波危害是普通電力技術(shù)說產(chǎn)生的諧波危害的1.8～3.8倍[3]。

（2）有源濾波器成本較高，推廣力度較高。對于現(xiàn)階段來說，提升電能質(zhì)量，降低諧波危害的技術(shù)手段中，有源濾波器是現(xiàn)今所有技術(shù)手段中較為具有代表性的一個，但尤其相對來說嚴重依賴進口，因而其成本通常來說都較高，在推廣的過程中具有較高的難度；同時由于其在使用的過程中，還具有較為嚴格以及繁瑣的操作技術(shù)標準，在實際的推廣過程中較難進行泛性推廣。就現(xiàn)今階段來說，有源濾波器在實際的使用過程中，其容量均不超過600 kVar，參考當今電力系統(tǒng)發(fā)展來說，有源濾波器還需要實現(xiàn)進一步的優(yōu)化以及升級。

（3）諧波檢測手段滯后，檢測數(shù)據(jù)不準確。有效抑制諧波危害提升電能質(zhì)量，必須在其使用的過程中，通過科學的諧波檢測手段進行相關(guān)數(shù)據(jù)的汲取，然后通過分析從而進一步的進行解決。但在實際運作的過程中，由于我國多數(shù)的電力系統(tǒng)機關(guān)，現(xiàn)采用的諧波檢測技術(shù)嚴重滯后，其數(shù)據(jù)的汲取在很大程度上都不能最為科學的展現(xiàn)諧波危害以及特性，不僅不能有效的進行諧波危害預(yù)估，同時還不利于對于諧波的有效抑制。

4 諧波治理建議

通過上文對于諧波危害的分析，我們知道諧波的出現(xiàn)不僅對于電網(wǎng)設(shè)備形成一定程度的影響，同時對于人體健康也具有一定的危害，電網(wǎng)諧波的治理是提升電網(wǎng)設(shè)備利用率以及保障人體健康的有效措施。在對于諧波治理的問題上，國家已經(jīng)給與了充分的重視，同時規(guī)范了相關(guān)諧波治理過程中的技術(shù)標準以及管理標準，詳見GB/T14549）93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》、GB12326-90《電能質(zhì)量電壓運行波動和閃變》、全國供用電規(guī)則（第30，31條）[4]等法規(guī)。在諧波治理的過程中結(jié)合以上方面的標準，筆者認為應(yīng)當在諧波治理的過程中堅持以下方面的原則，通過有效的措施限制諧波源注入電網(wǎng)。同時將電網(wǎng)中的諧波指數(shù)控制在安全允許的范圍之內(nèi)，并保障電網(wǎng)在運作的過程中其設(shè)備不受到諧波的影響。通過以上理論以及標準的指導，筆者認為在諧波治理的過程中主要通過以下措施進行。

（1）加強對于諧波污染危害以及治理的宣傳，提升相關(guān)工作人員對于諧波危害的重視度。只有意識層面的真正提升，才能夠有效的促進相關(guān)工作人員在進行諧波處理的問題上，能夠盡心盡責。另外定期對于相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)培訓也是十分必要的。由于個人能力的不同，在進行諧波處理的問題上，相關(guān)技術(shù)人員技術(shù)水準不一致，但由于諧波治理的需要，電網(wǎng)公司可以定期的針對相關(guān)技術(shù)人員進行技術(shù)以及理論的培訓，從而有效提升整體技術(shù)人員的技術(shù)操作水準，有效的在工作開展諧波治理。

（2）加強電網(wǎng)諧波治理工作與地方電力試驗所的有效結(jié)合聯(lián)系，從而進一步的提升電網(wǎng)諧波治理工作的效率以及科學性。電力試驗所與電網(wǎng)諧波治理工作的結(jié)合，能夠有效的通過電力試驗所的試驗成果理論推動電網(wǎng)諧波治理工作的進展。理論是技術(shù)推動的有效工具，因此加強地方電力實驗所與諧波治理工作的結(jié)合是保障諧波治理科學理論的有效保障。就現(xiàn)今諧波治理技術(shù)而言，其還存在較多的不足，而僅僅依靠電力試驗所或是電力機關(guān)單方面的推動是遠遠不足的；在實際的工作中由于各自的工作崗位以及職責不同，電力機關(guān)的實際問題經(jīng)驗以及技術(shù)發(fā)展需求，其更為明確；就電力試驗所而言，其主要突出的是對于相關(guān)技術(shù)的掌握以及高理論能力；如能對于兩種強勢的結(jié)合，必然能夠形成一種良好的連鎖反應(yīng)，從而推動諧波治理工作的有效開展。

（3）定期的對于變電所以及重點用戶的諧波測試，同時并針對測試結(jié)果建立非線性用戶技術(shù)檔案。設(shè)非線性用戶技術(shù)檔案的建立能夠為諧波處理工作提供較為充分的數(shù)據(jù)參考價值，同時對于諧波較為嚴重的地區(qū)，應(yīng)當根據(jù)其主要污染源的特點及時的采取有效措施，以保障其諧波危害在第一時間進行遏制。諧波處理不是一個階段性的工作，而是應(yīng)當在電力機關(guān)展現(xiàn)為一個持續(xù)性的工作，應(yīng)當在電力機關(guān)中進行制度性的規(guī)定，只有定期的針對變電所以及重點用戶進行頻繁的諧波測試，才能在第一時間發(fā)現(xiàn)問題，將諧波的危害降低至最低。

（4）在大中小型非線性負荷接入電網(wǎng)的過程中，依據(jù)針對其非線性符合進行有效的實測，根據(jù)實測結(jié)果查看其是否能夠滿足相關(guān)規(guī)定，如果發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)諧波超標嚴重的現(xiàn)象，可以在第一時間進行停止供電，避免其影響電網(wǎng)的正常運作。在此過程中主要是需要強化監(jiān)控，在現(xiàn)代手段中，智能電網(wǎng)技術(shù)雖然能夠有效的進行電網(wǎng)運作監(jiān)控，但在實際的過程中僅僅依靠智能電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)進行實時的監(jiān)督是遠遠不夠的，其還需要通過相關(guān)工作人員的失地測試相結(jié)合從而有效的對于電力系統(tǒng)運作過程中的諧波問題進行有效的檢測以及監(jiān)管，避免由于諧波的大量產(chǎn)生而帶來不必要的損失。

（5）加強電力部門對于諧波處理的管理工作，強化地域間諧波處理工作的交流與合作。古往今來我們知道，地域的合作的發(fā)展的前提，在諧波的處理過程中也一樣，由于地方發(fā)展水平以及諧波治理技術(shù)展現(xiàn)不一致，地域間的聯(lián)系以及合作能夠有效的避免地方技術(shù)的不足，同時地域間的聯(lián)系還能有效的推動地方諧波處理技術(shù)的發(fā)展。通過對于跨區(qū)域的電力機關(guān)諧波處理聯(lián)合作業(yè)，能夠有效的通過對于不同地區(qū)的優(yōu)勢結(jié)合，提升諧波處理的效率，同時還能通過有效的跨區(qū)域合作，以諧波處理先進地區(qū)對于諧波處理落后地區(qū)的技術(shù)進行有效的帶動，推動我國電力機關(guān)整體諧波處理能力。

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)成為了經(jīng)濟發(fā)展的重要助推力，但在電力系統(tǒng)大量使用的過程中，諧波的產(chǎn)生為我國可持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)平衡提出了嚴峻的考驗。本文中主要就電力系統(tǒng)中諧波的產(chǎn)生原因以及主要危害進行了詳盡的闡述，通過對于現(xiàn)今我國電力諧波治理技術(shù)的分析，有效的發(fā)現(xiàn)了我國電網(wǎng)諧波治理技術(shù)的不足，同時針對不足之處，提出了相應(yīng)的改善策略。通過本文的研究，筆者期望能夠引起相關(guān)機構(gòu)的高度重視，同時本文所提出的相關(guān)發(fā)展建議旨在有效為我國相關(guān)機構(gòu)指定諧波治理策略提供參考。

參考文獻

[1] 張耀宇，黎志鋒.南海電網(wǎng)諧波源治理措施探討[J].電力電容器與無功補償，2008，29（5）.

[2] 詹峰.諧波治理和管理措施探討[J].電力電容器與無功補償，2008，29（2）.

諧波治理范文第3篇

關(guān)鍵字：電力諧波檢測治理

前言

隨著我國工業(yè)化進程的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)裝機容量不斷加大，電網(wǎng)中電力電子元件的使用也越來越多，致使大量的諧波電流注入電網(wǎng)，造成正弦波畸變，電能質(zhì)量下降，不但對電力系統(tǒng)的一些重要設(shè)備產(chǎn)生重大影響，對廣大用戶也產(chǎn)生了嚴重危害。目前，諧波與電磁干擾、功率因數(shù)降低被列為電力系統(tǒng)的三大公害，因而了解諧波產(chǎn)生的機理，研究和清除供配電系統(tǒng)中的高次諧波，對改于供電質(zhì)量、確保電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行都有著十分重要的意義。

一、電力系統(tǒng)諧波危害

①諧波會使公用電網(wǎng)中的電力設(shè)備產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過中線會使線路過熱，嚴重的甚至可能引發(fā)火災(zāi)。

②諧波會影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機產(chǎn)生機械振動和噪聲等故障，變壓器局部嚴重過熱，電容器、電纜等設(shè)備過熱，絕緣部分老化、變質(zhì)，設(shè)備壽命縮減，直至最終損壞。

③諧波會引起電網(wǎng)諧振，可能將諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，會對系統(tǒng)構(gòu)成重大威脅，特別是對電容器和與之串聯(lián)的電抗器，電網(wǎng)諧振常會使之燒毀。

④諧波會導致繼電保護和自動裝置誤動作，造成不必要的供電中斷和損失。

⑤諧波會使電氣測量儀表計量不準確，產(chǎn)生計量誤差，給供電部門或電力用戶帶來直接的經(jīng)濟損失。

⑥諧波會對設(shè)備附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量;重則導致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。

⑦諧波會干擾計算機系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機。

⑧諧波會影響無線電發(fā)射系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、核磁共振等設(shè)備的工作性能，造成噪聲干擾和圖像紊亂。

二、諧波檢測方法

1.模擬電路

消除諧波的方法很多，即有主動型，又有被動型；既有無源的，也有有源的，還有混合型的，目前較為先進的是采用有源電力濾波器。但由于其檢測環(huán)節(jié)多采用模擬電路，因而造價較高，且由于模擬帶通濾波器對頻率和溫度的變化非常敏感，故使其基波幅值誤差很難控制在10%以內(nèi)，嚴重影響了有源濾波器的控制性能。近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究取得了較大進展，由于神經(jīng)元有自適應(yīng)和自學習能力，且結(jié)構(gòu)簡單，輸入輸出關(guān)系明了，因此可用神經(jīng)元替代自適應(yīng)濾波器，再用一對與基波頻率相同，相位相差90度的正弦向量作為神經(jīng)元的輸入。由神經(jīng)元先得到基波電流，然后檢測出應(yīng)補償?shù)碾娏?，從而完成諧波電流的檢測。但人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件目前還是一個比較薄弱的環(huán)節(jié)，限制了其應(yīng)用范圍。

2.傅立葉變換

利用傅立葉變換可在數(shù)字域進行諧波檢測，電力系統(tǒng)的諧波分析，目前大都是通過該方法實現(xiàn)的，離散傅立葉變換所需要處理的是經(jīng)過采樣和A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號，設(shè)待測信號為x(t)，采樣間隔為t秒，采樣頻率=1/t滿足采樣定理，即大于信號最高頻率分量的2倍，則采樣信號為x(nt)，并且采樣信號總是有限長度的，即n=0，1……N-1。這相當于對無限長的信號做了截斷，因而造成了傅立葉變換的泄露現(xiàn)象，產(chǎn)生誤差。此外，對于離散傅立葉變換來說，如果不是整數(shù)周期采樣，那么即使信號只含有單一頻率，離散傅立葉變換也不可能求出信號的準確參數(shù)，因而出現(xiàn)柵欄效應(yīng)。通過加窗可以減小泄露現(xiàn)象的影響。

3.小波變換

小波變換已廣泛應(yīng)用于信號分析、語音識別與合成、自動控制、圖象處理與分析等領(lǐng)域。電力諧波是由各種頻率成分合成的、隨機的、出現(xiàn)和消失都非常突然的信號，在應(yīng)用離散傅立葉變換進行處理受到局限的情況下，可充分發(fā)揮小波變換的優(yōu)勢。即對諧波采樣離散后，利用小波變換對數(shù)字信號進行處理，從而實現(xiàn)對諧波的精確測定。小波可以看作是一個雙窗函數(shù)，對一信號進行小波變換相當于從這一時頻窗內(nèi)的信息提取信號。對于檢測高頻信息，時窗變窄，可對信號的高頻分量做細致的觀測；對于分析低頻信息，這時時窗自動變寬，可對信號的低頻分量做概貌分析。所以小波變換具有自動“調(diào)焦”性。其次，小波變換是按頻帶而不是按頻點的方式處理頻域信息，因此信號頻率的微小波動不會對處理產(chǎn)生很大的影響，并不要求對信號進行整周期采樣。另外，由小波變換的時間局部可知，在信號的局部發(fā)生波動時，不會象傅立葉變換那樣把影響擴散到整個頻譜，而只改變當時一小段時間的頻譜分布，因此，采用小波變換可以跟蹤時變和暫態(tài)信號。三、電力系統(tǒng)諧波治理

限于篇幅問題，本文在此只介紹基于改造諧波源本身的諧波抑制方法，基于改造諧波源本身的諧波抑制方法一般有以下幾種。

(1)增加整流變壓器二次側(cè)整流的相數(shù)

對于帶有整流元件的設(shè)備，盡量增加整流的相數(shù)或脈動數(shù)，可以較好地消除低次特征諧波，該措施可減少諧波源產(chǎn)生的諧波含量，一般在工程設(shè)計中予以考慮。因為整流器是供電系統(tǒng)中的主要諧波源之一，其在交流側(cè)所產(chǎn)生的高次諧波為tK1次諧波，即整流裝置從6脈動諧波次數(shù)為n=6K1，如果增加到12脈動時，其諧波次數(shù)為n=12K1(其中K為正整數(shù))，這樣就可以消除5、7等次諧波，因此增加整流的相數(shù)或脈動數(shù)，可有效地抑制低次諧波。不過，這種方法雖然在理論上可以實現(xiàn)，但是在實際應(yīng)用中的投資過大，在技術(shù)上對消除諧波并不十分有效，該方法多用于大容量的整流裝置負載。

(2)整流變壓器采用Y/或/Y接線

該方法可抑制3的倍數(shù)次的高次諧波，以整流變壓器采用/Y接線形式為例說明其原理，當高次諧波電流從晶閘管反串到變壓器副邊繞組內(nèi)時，其中3的倍數(shù)次高次諧波電流無路可通，所以自然就被抑制而不存在。但將導致鐵心內(nèi)出現(xiàn)3的倍數(shù)次高次諧波磁通(三相相位一致)，而該磁通將在變壓器原邊繞組內(nèi)產(chǎn)生3的倍數(shù)次高次諧波電動勢，從而產(chǎn)生3的倍數(shù)次的高次諧波電流。因為它們相位一致，只能在形繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，將能量消耗在繞組的電阻中，故原邊繞組端子上不會出現(xiàn)3的倍數(shù)次的高次諧波電動勢。從以上分析可以看出，三相晶閘管整流裝置的整流變壓器采用這種接線形式時，諧波源產(chǎn)生的3n(n是正整數(shù))次諧波激磁電流在接線繞組內(nèi)形成環(huán)流，不致使諧波注入公共電網(wǎng)。這種接線形式的優(yōu)點是可以自然消除3的整數(shù)倍次的諧波，是抑制高次諧波的最基本方法，該方法也多用于大容量的整流裝置負載。

(3)盡量選用高功率因數(shù)的整流器

采用整流器的多重化來減少諧波是一種傳統(tǒng)方法，用該方法構(gòu)成的整流器還不足以稱之為高功率因數(shù)整流器。高功率因數(shù)整流器是一種通過對整流器本身進行改造，使其盡量不產(chǎn)生諧波，其電流和電壓同相位的組合裝置，這種整流器可以被稱為單位功率因數(shù)變流器(UPFC)。該方法只能在設(shè)備設(shè)計過程中加以注意，從而得到實踐中的諧波抑制效果。

(4)整流電路的多重化

整流電路的多重化，即將多個方波疊加，以消除次數(shù)較低的諧波，從而得到接近正弦波的階梯波。重數(shù)越多，波形越接近正弦波，但其電路也越復(fù)雜，因此該方法一般只用于大容量場合。另外，該方法不僅可以減少交流輸入電流的諧波，同時也可以減少直流輸出電壓中的諧波幅值，并提高紋波頻率。如果把上述方法與PWM技術(shù)配合使用，則會產(chǎn)生很好的諧波抑制效果。該方法用于橋式整流電路中，以減少輸入電流的諧波。

當然，除了基于改造諧波源本身的諧波抑制方法，還有基于諧波補償裝置功能的諧波抑制方法，它包括加裝無源濾波器、加裝有源濾波器、裝設(shè)靜止無功補償裝置(SVC)等等，在此就不再詳細論述。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)，計算機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，電能質(zhì)量問題已越來越引起用戶和供電部門的重視。應(yīng)用先進的電能質(zhì)量測試儀器不僅能大大提高電能質(zhì)量的監(jiān)測與治理水平，同時還可建立先進可靠的電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，及時分析和反映電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平，找出電網(wǎng)中造成電能質(zhì)量諧波及故障的原因，采取相應(yīng)的措施，為保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供重要的保障。

參考文獻：

電能質(zhì)量－公用電網(wǎng)諧波GB／T14549-1993[J]

諧波治理范文第4篇

【關(guān)鍵詞】客戶端諧波；諧波治理；方案對策

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和科技進步，客戶對供電質(zhì)量的要求越來越高，但客戶大型設(shè)備的啟停、轉(zhuǎn)換頻繁，電子裝置等非線性負荷的迅猛增漲，諧波造成電能質(zhì)量的問題也在增加。通過事故教訓，諧波的危害性已逐漸被客戶認識，開始重視諧波的治理工作。但是在實際工作中，還有相當一部分企業(yè)對諧波的危害程度認識不清，對諧波污染一無所知或置之不理，從而影響自身的生產(chǎn)，而且還殃及電網(wǎng)上的其他客戶。

1 客戶端諧波概述

客戶端產(chǎn)生諧波最根本性的原因是非線性負載的存在。當電流通過非線性負載的時候，負載上的電流不是呈現(xiàn)正弦波形，在此狀態(tài)下，眾多客戶匯聚到一起，引起電網(wǎng)中電流波形不再是正弦波，這非正弦波可以用傅里葉級數(shù)進行分解，即為基波正弦量和頻率是基波整數(shù)倍的高次諧波正弦分量的總和。

客戶端諧波的主要來源是受電設(shè)備和用電設(shè)備：1、電變壓器空載合閘涌流產(chǎn)生諧波。變壓器空載合閘會產(chǎn)生8至15倍的額定電流的勵磁涌流，造成變壓器中鐵芯處于飽和狀態(tài)，出現(xiàn)大量的奇數(shù)諧波。2、用電設(shè)備方面產(chǎn)生的諧波影響更大，如整流器、逆變器、電弧爐、變頻換流等設(shè)備。譬如，整流器和逆變器，一個是將交流轉(zhuǎn)換成直流，另一個相反。它們電路中的二極管阻抗非常小，接近于零，反向阻抗無窮大，每相電流輸出波形為矩形波，利用傅里葉級數(shù)展開周期的矩形波形，可以看到除了工頻正弦波以外，還疊加了一系列高次波形，即是諧波。還譬如，變頻調(diào)速電機、變頻空調(diào)等設(shè)備，雖然在實現(xiàn)平滑調(diào)速的同時還節(jié)約大量的電能，但在變頻調(diào)速的過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波。再如冶金行業(yè)中使用的中頻爐、高頻爐等冶煉設(shè)備，在整個冶煉過程中，頻繁的開路和短路，會造成電壓的波動和閃變。還有電視、電磁爐、微波爐等家用電器當中也存在著諧波，雖產(chǎn)生的諧波功率小，但是數(shù)量龐大，特別是對供電企業(yè)的低壓配電網(wǎng)影響也可見一斑。

2 客戶在諧波治理中存在的問題

用電客戶普遍對于諧波產(chǎn)生的原因和危害沒有過多的認識，更談不上采取積極措施去治理。然而，隨著產(chǎn)生諧波源的電氣設(shè)備的使用越來越廣泛，諧波污染造成的危害日趨嚴重，經(jīng)過一系列的事故教訓，讓人們逐步認識到諧波的危害，采取治理措施的重要性和必要性。

諧波的危害主要體現(xiàn)在：1）引起電壓的畸變。使設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)，降低了功率真因數(shù)，增加了設(shè)備的損耗。2）增加了客戶配電線路的損耗。諧波電流在配電線路上產(chǎn)生諧波壓降，增大了線路附加損耗。特別對電纜線路的危害更大，除了上述的因素，諧波電壓增強了介質(zhì)的電場強度，會大大縮短電纜的壽命。3）增加配電變壓器的損耗。諧波使變壓器的銅損增大，諧波還會使變壓器鐵芯飽和，鐵損也會增大。4）影響電容器安全運行。諧波在電容器上通過電效應(yīng)、熱效應(yīng)和諧振引起諧波電流放大，使電容器過電流；諧波電壓容易使電壓呈現(xiàn)尖頂波形，使電容器過電壓，兩種情況都會導致電容器損壞。5）增加感應(yīng)式電動機損耗，使電動機過熱。6）會引起繼電保護和自動裝置工作紊亂、誤動或拒動，并使電氣測量儀表計量不準確。7）會對鄰近的通訊設(shè)備產(chǎn)生干擾。8）對其它設(shè)備的影響，如引起斷路器滅弧困難、開斷能力降低，造成斷路器損壞；避雷器因諧波過電壓而損壞，電壓互感器因諧振而損壞等。

由于諧波治理的專業(yè)性和理論性較高，需要專業(yè)測量設(shè)備和專業(yè)人員，才能準確測量和計算出各類設(shè)備的諧波分量，有針對性的采取措施治理，而客戶電氣運行值班人員一般不具備這樣的專業(yè)能力。供電企業(yè)不但要注重用電客戶的安全運行管理，在諧波污染日趨嚴重的形勢下，也要把客戶的諧波管理納入正常的管理范疇和工作重點，對客戶開展常態(tài)化的檢測工作，對注入電網(wǎng)公共接入點的諧波不達標的客戶，協(xié)助客戶分析和制定治理計劃，督促客戶及時整改。挑選在諧波治理方面經(jīng)驗豐富、技術(shù)力量雄厚的專業(yè)廠家進行現(xiàn)場諧波治理，確保注入電網(wǎng)公共接入點的諧波符合國家標準。

3 諧波治理的對策和措施

諧波治理實際措施的選擇要根據(jù)諧波達標要求、措施的效果、經(jīng)濟性和技術(shù)成熟程度等綜合比較后確定，諧波治理應(yīng)優(yōu)先對諧波源本身或在其附近采取適當?shù)募夹g(shù)措施。結(jié)合各種諧波治理的手段和措施，主要有以下幾個方面。

（1）增加系統(tǒng)承受諧波能力。將諧波源由較大容量的供電點或由高一級電壓的電網(wǎng)供電，可以減小諧波的影響。

（2）加裝串聯(lián)電抗器。在客戶進線處加串聯(lián)電抗器，以增大和系統(tǒng)的電氣距離，減小諧波的相互影響。

（3）改善三相不平衡度。從電源電壓、線路阻抗、負荷特性等找出三相不平衡原因，加以消除，可以有效地減小3次諧波的產(chǎn)生。

（4）優(yōu)先選用/Y聯(lián)結(jié)組別的變壓器，這樣的聯(lián)結(jié)可以將三的整數(shù)倍的高次諧波抑制在二次側(cè)，電網(wǎng)上只有5、7、11、13等奇次諧波。

（5）加裝靜止無功補償裝置（或稱動態(tài)無功補償裝置）。采用TCR、TCT或SR型靜補裝置時，其容性部分設(shè)計成濾波器，有抑制電壓波動、閃變、三相不對稱和補償功率因數(shù)的功能，有效地減小波動諧波源的諧波量。

（6）增加整流裝置的脈動數(shù)（相數(shù)）。對整流裝置進行改造或者利用相互間有一定移相角的整流變壓器，可有效地減小諧波量。

（7）加裝交流濾波裝置。通過設(shè)計，在諧波源附近安裝若干單調(diào)諧及高通濾波支路，以吸收諧波電流，可有效地減小諧波量。

（8）避免電容器對諧波的放大。改變電容器的串聯(lián)電抗器，三次諧波較大時，串聯(lián)12%的電抗器；五次諧波較大時，串聯(lián)4.5%的電抗器等等，或?qū)㈦娙萜鞯哪承┲犯臑闉V波器，或限定電容器的投入容量，可以有效地減小電容器對諧波的放大并保證電容器的安全運行。

（9）采用有源濾波器APF等新型抑制諧波的措施。有源濾波器APF的基本原理是利用電力電子技術(shù)動態(tài)地產(chǎn)生一個與諧波源相反的諧波，從而有效地消除其影響。

以上是目前的諧波治理的一些常用的手段和方法，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，新方法、新技術(shù)會不斷地問世，解決諧波污染的方法和途徑會越來越多，也會越來越徹底，治理成本的經(jīng)濟性也會越來越合理。但無論技術(shù)發(fā)展得怎樣，歸根結(jié)底還是要人們?nèi)ブ匾?、去解決，才能減少和避免諧波對社會生產(chǎn)生活所造成危害。

4 總結(jié)

本篇文章介紹了用戶端諧波產(chǎn)生的原因和危害，并且探析了當前在諧波治理上的措施和方法。但是在實際操作中，客戶端諧波治理工作是一項艱難、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，雖然部分客戶在諧波治理后體驗到了電能質(zhì)量改善和經(jīng)濟效益諸多好處，但是還存在著相當大的客戶群體對諧波治理的不重視、不理解，導致供電企業(yè)電網(wǎng)深受其害，電能質(zhì)量得不到保證，客戶自身用電異常和故障不斷，造成供用電糾紛和矛盾不斷。具備專業(yè)優(yōu)勢的供電企業(yè)應(yīng)該進一步加強宣傳、解釋和引導工作，通過實際案例讓客戶真正認識到諧波的危害性，為客戶提出科學、經(jīng)濟、合理和便于操作的諧波治理方案，最終達到治理的目的，供用電雙方實現(xiàn)和諧共贏人局面。

參考文獻：

[1]孫樹勤.林海雪.干擾性負荷的供電[M].中國電力出版社.1999.

[2]劉利宏.治理諧波污染，提高電能質(zhì)量[J].電氣時代.2002.

諧波治理范文第5篇

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；諧波；治理

所謂諧波，是一種頻率為基波整數(shù)倍的系列正弦波。自上世紀80年代以來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，大功率整流設(shè)備、變頻調(diào)速設(shè)備、換流逆變器設(shè)備等在配電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，給配電網(wǎng)注入了大量的非線性阻抗特性，導致配電網(wǎng)波形出現(xiàn)嚴重畸變現(xiàn)象，配電網(wǎng)中的諧波問題嚴重，在很大程度上對電力系統(tǒng)及電氣設(shè)備造成危害，不僅使供電電能質(zhì)量水平逐步惡化，同時還使配電變壓器偏離其高效經(jīng)濟運行工況區(qū)域，增大了配電變壓器的運行損耗，降低其運行節(jié)能經(jīng)濟性能水平。因此，在倡導節(jié)能減排的今天，如何做好配電網(wǎng)中的諧波治理，提升電能利用率及電網(wǎng)安全運行率，是當前電網(wǎng)工作者關(guān)注的熱點問題之一。

1．配網(wǎng)中的諧波源

1.1從諧波源的性質(zhì)上，可分為恒壓諧波源及恒流諧波源兩類

恒壓諧波源的特點是其諧波電壓與外接阻抗無關(guān)。如，電力系統(tǒng)中的發(fā)電機所產(chǎn)生的諧波電勢只取決于發(fā)電機本身的結(jié)構(gòu)和工作情況。恒流諧波源的特點是其諧波含量與電力系統(tǒng)的參數(shù)無關(guān)，主要取決于它本身的參數(shù)和工作情況，配電網(wǎng)中非線性用電設(shè)備則是這種諧波源的典型代表。在配電網(wǎng)中，諧波源主要由恒流諧波源產(chǎn)生，恒壓諧波源產(chǎn)生的諧波量相對較小。

1.2從產(chǎn)生諧波的規(guī)律上，諧波源可分為穩(wěn)態(tài)諧波源及動態(tài)諧波源兩種

穩(wěn)態(tài)諧波源的特點是注入網(wǎng)絡(luò)中的諧波電流，當網(wǎng)絡(luò)中的感性和容性負荷不變時，其諧波幅值也不變。穩(wěn)態(tài)諧波源主要包括變壓器、發(fā)電機、電動機、可控和不可控整流設(shè)備等。動態(tài)諧波源的特點是隨負荷的變化而劇烈變化，主要包括大容量的沖擊負荷、大型電弧爐、電氣機車的換流設(shè)備等。

2.諧波在配網(wǎng)中的危害

變頻器如一般無線電電磁干擾一般，其產(chǎn)生的諧波主要通過如下三種方式對對電源及鄰近用電設(shè)備產(chǎn)生諧波污染，即傳導、電磁輻射及感應(yīng)耦合。傳導是指諧波按著各自的阻抗分流到電源系統(tǒng)和并聯(lián)的負載，對并聯(lián)的電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾；感應(yīng)耦合是指在傳導的過程中，與變頻器輸出線平行敷設(shè)的導線又會產(chǎn)生電磁耦合形成感應(yīng)干擾，電磁輻射是指變頻器輸出端的諧波還會產(chǎn)生輻射作用，對鄰近的無線電及電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。配電網(wǎng)中諧波的危害具體表現(xiàn)在如下幾方面：

1）變壓器：電流和電壓諧波將增加變壓器銅損及鐵損，造成變壓器溫度上升，絕緣能力下降，容量裕度減小。諧波還能產(chǎn)生共振及噪聲等。2）感應(yīng)電動機：如變壓器一般，電流和電壓諧波也能增加電動機銅損及鐵損，溫度升。同時諧波電流會改變電磁轉(zhuǎn)距，產(chǎn)生振動力矩，使電動機發(fā)生周期性轉(zhuǎn)速變動，影響輸出效率，并發(fā)出噪聲。3）電力電容器：當諧波產(chǎn)生時由于頻率增大，電容器阻抗瞬間減小，涌入大量電流，造成過熱甚至損壞電容器，還有可能發(fā)生共振，產(chǎn)生振動及噪聲。4）開關(guān)設(shè)備：因諧波電流導致開關(guān)設(shè)備在起動瞬間產(chǎn)生很高的電流變化率，使暫態(tài)恢復(fù)峰值電壓增大，破壞絕緣，還會引起開關(guān)跳脫、引起誤動作。5）保護電器：電流中含有的諧波會產(chǎn)生額外力距，改變電器動作特性，引起誤動作，甚至改變其操作特性，或燒毀線圈。6）計量儀表：造成感應(yīng)盤產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)距，導致誤差，精度降低，甚至燒毀線圈。7）電力電子設(shè)備：電力電子設(shè)備通?？烤_電源零交叉原理或電壓波形的形態(tài)來控制和操作，若電壓有諧波成分時，零交叉移動、波形改變、以致造成許多誤動作。

3.諧波治理技術(shù)

要綜合防治諧波，其根本在于最大限度地減少或消除注入系統(tǒng)的諧波電流，以便將諧波電壓控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。電源阻抗是造成電壓畸變的主要因素，阻抗愈大，則由同一電流畸變所造成的電壓畸變也愈大。對于l0次以下的諧波而言，配電網(wǎng)絡(luò)通常是感性的，因此電源阻抗與頻率成正比，諧波次數(shù)越高，所造成的畸變就越大。因配電網(wǎng)的阻抗在一般情況下很難改變，因此需采用其他辦法對諧波進行綜合防治。

3.1加裝無源電力濾波器

由于由電力電子器件構(gòu)成的非線性節(jié)能設(shè)備在低壓配電網(wǎng)中被廣泛應(yīng)用，因此導致諧波污染相當嚴重，而并聯(lián)電容器組的投入則會引起某次諧波的放大。過大的諧波含量可能導致電容器損壞，甚至使得系統(tǒng)電壓嚴重畸變。為防止諧波放大，在該裝置中每組電容器均與電抗器相串聯(lián)構(gòu)成無源濾波器，選擇L、C參數(shù)時主要兼顧3、5次諧波的抑制問題。統(tǒng)一將電抗率設(shè)定為6%，使其在基波頻率下呈現(xiàn)容性，既作為基波無功補償裝置，又兼作諧波濾波器，避免電容器組產(chǎn)生諧波過電流，降低系統(tǒng)諧波含有率。實驗結(jié)果證明該方法可以有效地抑制3、5次諧波。

3.2加裝隔離變壓器

均衡的3次諧波電流傳回到電源，可通過一臺Dyn接法的隔離變壓器來降低諧波。使用該變壓器時，通常裝設(shè)一個旁路的電路以避免在進行變壓器的維護工作時長時期地對負荷停止供電。在這種情況下，應(yīng)采用中性線有足夠大的通用四芯饋線。在重要的配電系統(tǒng)中，有時把隔離變壓器就地裝在每一配電盤上，以隔離3N次諧波電流與配電系統(tǒng)。隔離變壓器要適當提高額定值，否則也會產(chǎn)生電壓畸變和過熱。

3.3加裝有源諧波調(diào)節(jié)器

由于邊頻帶上的頻率是隨傳動裝置的速度而變化的，并且時常很接近于基波頻率，因此由變流器或逆變器產(chǎn)生的邊頻帶和諧波用普通的濾波器來處理，難度較大。而有源諧波調(diào)節(jié)器通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變換技術(shù)，將與諧波和無功分量大小相等、方向相反的電流注入供配電系統(tǒng)中，來精確地補償由負荷產(chǎn)生的諧波電流，實現(xiàn)濾除諧波、動態(tài)補償無功的功能。

4.關(guān)于諧波治理的幾點建議

4.1電力部門應(yīng)從全系統(tǒng)出發(fā)，全面規(guī)劃，采取有力措施加強技術(shù)監(jiān)督與管理

對尚待投入負荷的諧波水平進行嚴格審核，并派專人在新用戶設(shè)計、用電報裝、投產(chǎn)初期等階段對其進行與電能質(zhì)量相關(guān)的監(jiān)督與測試，建立相應(yīng)的管理檔案；對已投運的諧波源負載，要求用戶加裝濾波裝置。要和上級生產(chǎn)管理、技術(shù)監(jiān)督部門緊密配合，定期或不定期地檢測本地區(qū)主要變電站、公用變壓器或重大用戶的電能質(zhì)量，掌握諧波源及電網(wǎng)電能質(zhì)量變化等相關(guān)情況。在監(jiān)管過程中若發(fā)現(xiàn)某用戶的用電設(shè)備對電能質(zhì)量造成嚴重影響，將根據(jù)其設(shè)備用電情況，采取有效措施，務(wù)必在限期內(nèi)使用戶對電網(wǎng)電能質(zhì)量的干擾降到允許范圍內(nèi)。

4.2改變諧波源的配置或工作方式，具有諧波互補性的裝置應(yīng)集中，否則應(yīng)適當分散或交替使用，適當限制諧波量大的工作方式，可以減小諧波的影響。

4.3將諧波源由較大容量的供電點或由高一級電壓的電網(wǎng)供電，并盡可能保持三相電壓平衡，以增加系統(tǒng)承受諧波的能力，減小諧波的影響。

總之，諧波是影響配電網(wǎng)整體供電質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，雖然GB／T14549—1993《電能質(zhì)量一公用電網(wǎng)諧波》對電網(wǎng)中各級電壓諧波水平進行了量化限制，對用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流也進行了相應(yīng)的規(guī)定，但在日常實踐中，人們普遍認為諧波治理是電力部門的工作，對諧波問題并未引起足夠重視，而隨著我國濟經(jīng)的迅猛發(fā)展，電力作為清潔能源在國民經(jīng)濟中的地位越發(fā)重要，因此，電力部門除自身重視諧波治理外，還應(yīng)加強諧波治理的宣傳工作，并積極提出適合用戶的治理方案，以實現(xiàn)供、用電雙方的綜合治理，從而真正改善及提升整個網(wǎng)絡(luò)的電力產(chǎn)品質(zhì)量，達到減少能耗、提高電能利用率的目的。

【參考文獻】

［1］FranciSCO C．De La Rosa(美)．電力系統(tǒng)諧波[M]．趙琰，孫秋野譯．北京：機械工業(yè)出版社，2009．