電網高次諧波對智能斷路器的影響及應對措施

李永華　葛建軍（華北油田公司供水供電服務中心，河北　任丘　062550）

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電網高次諧波對智能斷路器的影響及應對措施

李永華葛建軍
（華北油田公司供水供電服務中心，河北任丘062550）

摘要：電網高次諧波嚴重影響了供電質量，導致低壓配電室智能斷路器誤動作，影響正常供電，對生產和生活帶來一定影響，因此需要采取措施保證安全供電。本文通過分析諧波產生的原因、對智能斷路器的危害，研究應對措施，對于預防諧波危害有一定的實用意義。

關鍵詞：高次諧波；智能斷路器；濾波裝置

當今配電室正在向智能化發展，配備了多種先進傳感器（如溫度傳感器，煙霧報警傳感器等）、智能儀表、智能斷路器和遠傳通訊設施來實現遠程監控和操作，但它存在的問題也不少，例如保護裝置誤動作引起智能斷路器跳閘、智能電表計量不準確等，其中以智能斷路器誤跳閘最為嚴重，影響了用戶用電。

智能斷路器配備的智能控制器集成了過壓、欠壓等多種保護功能，還具有查詢、通信功能等，屬精密器件，易受到供電網中的非正常電磁及諧波干擾。經過對出現過非正常跳閘情況的斷路器逐一檢查，并查詢其運行和報警記錄等，發現高次諧波、尤其是3次諧波是造成智能斷路器非正常動作的主要原因。下面將詳細分析高次諧波產生的原因、對智能斷路器的影響及應對措施。

一、諧波產生的原因

目前在充電裝置、電力機車等許多方面應用到可控硅整流電路，它給電網帶來大量諧波。據統計其產生的諧波占諧波總量的近40%，是最大的諧波源。其次是變頻調速裝置，它廣泛應用在水泵、風機、電梯等設備控制中，其內部的整流及逆變回路采用相位控制，會產生多種諧波，尤以3次諧波最多、危害最大。再次是熒光燈、高壓鈉燈等氣體放電類光源，其電流與電壓的非線性關系會給電網帶來奇次諧波，由于其數量大，對電網的影響也很大。現代電網中的諧波源還有數量巨大的家用電器，如計算機、電視機、調溫灶具等，也會由其調壓整流電路，產生奇次諧波。電風扇、洗衣機、空調等有繞組的電器，其不斷變化的不平衡電流也是電網諧波的重要來源之一。

二、諧波對電網配電設備和線路的危害

1 電網中的諧波，尤其是高次諧波，會使電容器端電壓增大，這樣流經電容器的電流就會增大，導致電容器過熱，不僅加速其絕緣材料的老化，縮短使用壽命，嚴重時還會使電容器擊穿甚至爆炸。

2 會增加變壓器的空載損耗，降低變壓器使用效率，減少變壓器出力。

3 會使電力電纜超負荷，損壞其絕緣，同時還會使電纜線損增加，導致電纜發熱，加速其絕緣老化，縮短電纜使用壽命。

4 會增加電動機附加損耗，降低效率，嚴重時使電動機過熱，增大電動機損耗，減少其出力和使用壽命。

5 會對電磁型和電子型的斷路器產生影響，從而使斷路器誤動作跳閘，會給正常的生產和生活造成很大影響。

6 除此之外，諧波還會使電能表計量產生誤差，嚴重時會導致計量混亂，造成嚴重的經濟損失。

三、應對諧波的辦法和措施

1 增加換流裝置的相數或脈沖數，可以減少換流裝置產生的諧波電流，從而減少注入電網的諧波電流。例如多脈動整流技術對于抑制變頻器輸入端的諧波，尤其是抑制低次諧波效果明顯。

2 在電源出線側加裝濾波電感。電感的測算取值及材料的選擇應考慮：第一，電感磁芯材料適應頻率范圍寬；第二，電感磁導率高，磁導率可以分段考慮；第三，磁芯材料一般選取鐵粉芯。

3 在智能斷路器回路中加裝抗干擾模塊—EMI濾波器，它是一種由電容和電感組成的低通濾波器，它能保證監測和遙控所需的低頻正確信號順利通過，同時抑制高頻干擾信號。

從圖3（b）我們可以看出，EMI濾波器相當于一個兩端口網絡，設其輸入阻抗為Z1，輸出阻抗為Z2，當其輸入阻抗和輸出阻抗不相等時，高頻干擾信號就會在輸入端產生反射，設其反射系數為：

可以看出，輸出阻抗Z2和輸入阻抗Z1相差越大，反射系數P越大，信號反射也就越大，這樣就能有效抑制高頻干擾信號。

4 采用有源濾波設備是改善供電質量的有效手段之一，但有源濾波設備造價高、投資大，一般使用在比較重要的場合，比如醫院，石化企業等。

結語

綜上所述，可見高次諧波會嚴重影響供電線路和設備，進而影響我們的生產和生活，只有采取有效措施抑制和消減高次諧波，加大對新產品和新技術的研發和投入，才能減少諧波故障處理造成的經濟損失和社會影響，改善供電的穩定性和供電質量。

參考文獻

[1]倪仕杰.電網諧波影響低壓斷路器不對稱接地（接零）故障保護準確性的解決方案[J].上海電器技術，2004：28-30.

中圖分類號：TM561

文獻標識碼：A