供配電系統的諧波問題與抑制

摘要：諧波在供電系統中的，對電網和電力設備產生了嚴重的危害。伴工業化和自動化程度的迅速，非線性設備和負荷使用，使諧波將越來越多地產生。供電，須認識諧波問題的嚴重性，并從技術和制度上，減少諧波對供電系統的危害，降低損失，以確保電網和電力設備的安全運行。

關鍵詞：諧波；危害；管理

概述

近年來，經濟的高速發展工業化和自動化程度迅速，供電系統非線性設備和負荷的使用，使諧波的產生巨大的溫床，諧波對電網的干擾愈加嚴重，電網供電質量下降。諧波污染已電力系統的三大公害。供電系統中的諧波問題已引起各界的關注，為保供電系統中所有設備能正常工作，對諧波的產生必須采取消諧措施，抑制并防止電網中因諧波危害所的嚴重后果。

1 諧波的產生和電力線路中諧波的類型

所謂諧波是指周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數倍，有數字頻譜的特征。不同頻率的諧波同的電氣設備會有不同的。諧波主要產生于兩類元件①含半導體的非線性電氣元件；②含電弧和鐵磁非線性設備。這兩類元件于電力線路中，諧波來源于三個渠道:發電源產生的諧波；輸配電系統產生的諧波；用電設備產生的諧波。可見諧波危害著電力生產、傳輸、轉換和使用的各個環節。

2 諧波對電力線路的危害

諧波對電力線路的危害可以說無處不在，有如下幾個:

2.1 對輸電線路的危害

輸電線路阻抗的頻率特性，線路電阻隨頻率的升高而。在集膚效應的作用下，使導體對諧波電流的電阻，從而了設備的功率損耗、電能損耗，使導體發熱，破壞絕緣，嚴重時短路，甚至引起火災。，輸電線路在分布的線路電感和對地電容及無功電容等電感和電容，它們與系統母線側及系統串聯或并聯，組成串聯回路或并聯回路時，會串聯諧振或并聯諧振，在線路中產生的諧振電壓，嚴重時會使電力系統或用電設備的絕緣擊穿，惡性事故。

2.2 線路的穩定運行

為了線路與設備的安全，線路的穩定運行，電力線路中使用了繼電保護和自動裝置及低壓開關設備。但諧波的，按基波量設定的高靈敏度繼電保護和自動裝置如變電站主變的復合電壓啟動過電流保護裝置，母線差動保護元件誤動線路型號的距離保護、高頻保護、故障錄波器、自動準同期裝置等誤動或使晶體管繼電器產生誤動或拒動，嚴重威脅供配電系統的穩定與安全運行。對斷路器也有同樣的，諧波電流使斷路器的鐵耗和銅耗增大而發熱，脫扣或額定電流降低或脫扣電流降低等不，誤動作或不動作。

此外諧波還電網的質量。諧波不但使電網的電壓與電流波形畸變，而且同頻率的諧波電壓與諧波電流要產生同次諧波的有功功率與無功功率，從而降低電網電壓，浪費電網的容量。

2.3 對電力設備的危害

電力設備主要包括電力電容器和電力變壓器，諧波對它們的危害較大。當含諧波的電壓加在電容器兩端時，諧波頻率高，電容器對諧波阻抗很小，使電容器電流變大，電容器溫度升高，損耗系數增大、附加損耗，容易故障，電容器的使用壽命，嚴重時會引起電容器過負荷甚至爆炸。諧波還與電容器一起在電網中電力諧波諧振，使電網的諧波加劇，產生諧波，危害更大。諧波電壓增加了變壓器的磁滯損耗、渦流損耗，諧波電流還會導改致了銅損，也會對大大非對稱性負荷的變壓器勵磁電流的諧波分量，會減低變壓器的使用容量。除此之外，諧波還使變壓器噪聲增大，有時還發出金屬聲。

2.4 對用電設備的

在供電系統中，用戶的電動機負荷約占整個負荷的85%左右。，諧波對電力用戶電動機的危害性最大。諧波能使電機產生附加的損耗和轉矩，并能電動機的絕緣壽命。諧波產生的脈沖轉矩，會電機轉軸扭曲和機械振動的問題，發出的噪聲。此外，諧波還對計算機網絡、通信等弱電設備產生干擾；還對電力測量和計量儀表的精確性，甚至計量設備無法工作；諧波對人體也有不良的影響。

3 供電系統諧波的管理

諧波的特性和頻譜的多樣性，加強對諧波的管理有必要的，可以說在供電系統中完全消除諧波是不可能的，但可以對危害大的諧波實行抑制。

3.1 技術措施，諧波的危害諧波采用的方法是:①運用由L、R、C元件構成諧振回路，可阻止與諧振回路的諧振頻率相同或相近頻率的諧波電網，如在電力電子設備的交流側安裝無源濾波器；②可控的功率半導體器件向電網注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流趨向零，較實時補償諧波電流的目的；③在諧波源處并聯加裝靜止無功補償裝置，可以波動的諧波量、功率因數、穩定母線電壓、降低三相電壓不平衡度等，供電系統承受諧波的能力；④將電容器組的某些支路改為濾波器或串聯電抗器，也可以限定電容器組的投入容量，電容器對諧波的放大。此外還有特定的方法，如換流裝置的相數，脈寬調制法，三相整流變壓器采用Y/Δ或Δ/Y的接線等。

3.2 管理，諧波的危害諧波是附著于基波的，以電流的方式在電網中傳輸，使整個電網受其害，可采用有效的措施使諧波在最低的范圍內而不影響電網的正常運行。各負其責，盡量不把本管轄范圍內的諧波傳送到線路，如發電發電機制造的工藝，三相繞組對稱性，鐵心的均勻性，從源頭上溢制諧波的產生，對輸送出的電流檢測，不把電廠的諧波送到供電系統上；對供電來說，既有來自上游發電的諧波，又有來自下游用電的諧波，還有自身產生的諧波，采用先進的技術手段，監測，實時控制，使供電系統短路容量、供電系統的電壓等級、供電設備的容量、盡三相負載平衡等措施，增強電網抗諧波的能力。

3.3 對用戶端諧波的管理

3.3.1 對諧波的危害性和治理的宣傳，使用戶認識諧波治理的重要性，諧波治理是電網和設備安全穩定運行的舉措。要制定制度，負起對諧波管理中的職責、規范對諧波的管理；

3.3.2 用電用戶產生的諧波對電網的危害也最大，對用戶的管理，GB17625.1—2003《電磁兼容的限值及諧波電流發射限值（設備每相輸入電流≤16A）》，要求購置的用電設備，試驗證實，符合該標準限值才允許接入到配電系統中；GB/T14549《電能質量及公用電網諧波》規定的注入公共連接點的諧波電流允許值的用戶，安裝電力諧波濾波器，以限制注入公用電網的諧波，限制消除諧波對電力設備及裝置的危害；

3.3.3 用電檢查，已運行的電能質量污染源用戶補立檔案，“誰干擾，誰污染，誰治理”的原則，諧波源當地治理，即產生諧波的用戶，在用戶配變的低壓側加裝濾波裝置，將諧波限制在標準允許的范圍內。安裝電能質量在線監測儀，并監測電網電能質量和電網的安全運行。

4 結束語

諧波問題是存在的，要解決供電系統中的諧波問題，要多制定政策、健全制度和技術創新，可以把諧波控制在較微小的范圍內，從而有效地保證電網和電力設備的安全運行，消除因諧波產生而導致的電力安全事故。

參考文獻

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