关于电力系统谐波治理的探讨 本文关键词：谐波，电力系统，治理，探讨
关于电力系统谐波治理的探讨 本文简介：关于电力系统谐波治理的探讨 朱俊辉 (广州粤能电力科技开发有限公司广州510075) 动力与电气工程 摘要：随着国家经济建设的迅猛发展，城市对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多。城市电网中因使用电器产生的谐波污染日苴严重，对于整个电力系统的正常运行产生了严重威胁，因此研究谐波的危害及其采取
关于电力系统谐波治理的探讨 本文内容：
关于电力系统谐波治理的探讨
朱俊辉
(广州粤能电力科技开发有限公司 广州 51 0075)
动力与电气工程
摘要：随着国家经济建设的迅猛发展，城市对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多。城市电网中因使用电器产生的谐波污染日苴严重，对于整个电力系统的正常运行产生了严重威胁，因此研究谐波的危害及其采取相应的治理措施，对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积板的意义。
关键词：电力 谐波 危害 治理 措施
1 电力系统谐波的主要危害
(1)污染公用电网。如果公用电网的谐波特别严重，则不但使接入该电网的设备(电视机、计算机等)无法正常工作，甚至会造成故障，而且还会造成向公用电网的中性线注入更多电流，造成超载、发热，影响电力正常输送，严重的甚至可能引发火灾。
(2)对线路的影响。对供电线路来说，由于集肤效应和邻近效应，线路电阻随着频率的增加会很快增加，在线路中会有很大的电能浪费。另外，在电力系统中，由于中性线电流都很小，所以其线径一般都很细，当大量的谐波电流流过中性线时，会在其上产生大量的热量，不仅会破坏绝缘，严重时还会造成短路。甚至引起火灾。而当谐波频率与网络谐振频率相近或相同时，会在线路中产生很高的谐振电压。严重时会使电力系统或用电设备的绝缘击穿，造成恶性事故。(3)影响变压器工作。谐波电流，特别是3次(及其倍数)谐波侵入三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组发热。对Y形连接中性线接地系统中，侵入变压器的中性线的3次谐波电流会使中性线发热。(4)影响继电保护和自动装置。对于电磁式继电器来说，电力谐波常会引起继电保护以及自动装置的误动作或拒动，造成整个保护系统的可靠性降低，造成不必要的供电中断和损失，影响电力系统的安全。(5)对电力电容器的影响。在谐波电压作用下，电容器会产生额外的功率损耗，加快绝缘介质的老化。更为严重的是，大量谐波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振，造成电容器超载而损坏;使与电容器连接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变、超压、过负荷而损坏。(6)对通信线路产生干扰。在电力线路上流过幅度较大的奇次低频谐波电流时，通过电磁耦合，会在邻近电力线路的通信线路中产生干扰电压。轻则产生噪声，降低通信质量;重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。
2抑制电力系统谐波影响的措施
谐波具有多发性、随机性和不可重复性等特点，其治理方法也各式各样，限于篇幅问题，本文在此只简单介绍几种抑制谐波影响的措施，仅供参考。
(1)尽量选用高功率因数的整流器。采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法，用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，这种整流器可以被称为单位功率因数变流器(UPFC)。该方法只能在设备设计过程中加以注意，从而得到实践中的谐波抑制效果。
(2)整流变压器采用Y/或/Y接线。该方法可抑制3的倍数次的高次谐波，以整流变压器采用/Y接线形式为例说明其原理，当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时，其中3的倍数次高次谐波电流无路可通，所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致)，而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势，从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致，只能在形绕组内产生环流，将能量消耗在绕组的电阻中，故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势。从以上分析可以看出，三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时，谐波源产生的3n(n是正整数)次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流，不致使谐波注入公共电网。这种接线形式的优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波，是抑制高次谐波的最基本方法，该方法也多用于大容量的整流装置负载。
(3)在谐波源处吸收谐波电流。这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法，这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。①无源滤波器：采用无源滤波器是传统的抑制谐波的方法。无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但这种装置的缺点是容易过载，在过载时会被烧损。因此，随着时间的改变以及配件老化或电网负载的变动，会改变谐波振频率，使滤波效果下降。更重要的是，无源滤波器只可以过滤一种谐波成分，如要过滤不同的频率，则要分别采用不同的滤波器。因而随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。②有源滤波器：与无源滤波器相比，APF具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点;在性价比上较为合理;滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。③采用混合型滤波器：即可将有源电力滤波器与无源电力滤波器混合使用。其中，无源滤波器由3、5、7、9次单调谐滤波器支路及高通滤波器支路组成。有源滤波器由8个IGBT、直流电容及滤波电感构成。直流电容可为有源滤波器提供一个稳定的直流电压，滤波电感可减小有源滤波器产生的高频开关频率谐波。有源滤波器和无源滤波器串联后并人电网，由于有源滤波器不是直接对谐波电流进行消除，它所产生的补偿电压中只含有谐波电压，故其功率容量很小，具有良好的经济性。④防止并联电容器组对谐波的放大：在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。⑤采用谐波保护器：采用磁性方法治理谐波比有源滤波器成本更低。谐波保护器从任何一种谐波对电路系统带来危害的本质上着手解决问题，即采用磁场吸收谐波能量的方法，具有很高的可靠性与使用寿命。此类产品如谐波保护器(HPD)，采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路，能吸收各种频率各种能量的谐波干扰，将谐波消除在发生源，自动消除对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰。⑥加装静止无功补偿装置：快速变化的谐波源，如电弧炉、电力机车和卷扬机等，除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，有的还会造成系统电压三相不平衡。在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，可有效减小波动的谐波量，同时可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数。
3结语
在实际工作中，谐波具有多发性、随机性和不可重复性等特点。所以针对这一课题，必须深入研究，在设计、制造和使用非线性负载时，采取有力的抑制谐波的措施。不仅能够改善整个网络的电力品质，同时也能延长用户设备使用寿命，提高产品质量，降低电磁污染环境，减少能耗，提高电能利用率，为保证电网的安全、稳定、经济运行提供熏要的保障。
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