淺談工業供配電的諧波危害與治理

吳雷

摘 要：在工業發展的過程中，供配電系統中經常會出現諧波的現象，這一問題的出現并不是偶然的情況，由此也會對工業的生產發展造成一定的損害，在這種情況下，要想實現工業的進一步發展，首先都要對其產生的危害進行充分的認知，不同類型的諧波所產生的危害也各不相同，在這種情況下，要想在實際的應用中得到有效的改善，那么就要在今后的工作中加以有效的防范，希望本文中的治理措施能夠為工業的發展提供一定的幫助。

關鍵詞：配電系統；諧波危害；危害治理

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A

在時代發展的進程中，我國工業水平得到了明顯的發展，這與科學手段的創新具有密切的關系，并且在現代化的發展建設中，工業運行中大量運用電源裝置、電加熱器等設備，這些設備一方面為工業運行效率的提升起到了促進的作用，但是另一方面，諧波的出現也產生了一定的危害性作用，如果不能得到有效的解決，將會造成次生災害的出現，諧波的危害是在長期的積累中逐漸顯現出來，對于這一影響性的因素，本文從以下幾點展開論述。

1 諧波所產生的危害

首先，我們要充分認識到諧波是具有一定危害性的，并且如果不加以及時處理的話，那么還極容易造成次生災害的出現，在這種情況下，配電系統最常出現這一問題，并且在電路并聯的過程中，也存在諧振的可能性，當工業生產中應用到電容器件時，這一問題就會突出的顯現出來，在這種情況下，無論是串聯的設備還是并聯的設備，都會造成極大的影響，設備的損壞尤為突出，這就是諧波問題對配電系統造成的不良影響。

在諧波的影響下，電流以及電壓也會在這種情況下出現變形的情況，波形會發生畸變，此時如果使用測量儀器對電流以及電壓進行相應的測量，那么結果與真實的結果也會存在較大的差異性，在這種情況下，就會自動進行繼電裝置的保護，進而引發一系列的錯誤指令，配電系統就不能正常的為工業生產提供電力的支援。

在電機旋轉磁場中，諧波電流會在這一環境中產生相互作用的影響，這一影響是負面的，在這一環境中還會出現脈動轉矩的狀況，與電機有關的設備在這種情況下會出現不同程度的振動，這時就會對工業生產產生負面的影響，尤其是對工作效率造成不良反應，同時伴有極大的噪聲污染，工作人員的健康也受到了極大的威脅，因此，諧波在工業生產中的不良影響是極為嚴重的，必須要及時加以制止才能有效的將配電系統控制在安全的使用范圍內。

除此之外，諧波所產生的危害還在于會將相關的危害進行累加，這樣一來電氣設備就不能進行正常的應用，電力設備在使用中自身的溫度無法得到有效的控制就會不斷升溫，最終就造成了電氣設備的運行超出了正常的范圍之內，因而大大縮短了設備的使用壽命，在工業生產中，電力設備是重要的組成部分，如果設備的正常運行都不能得到有效的保障，那么就會對經濟以及社會生活造成嚴重的損害。

另外，在平行的線路之中，磁場與電場會產生一定的契合，諧波在磁場之中產生干擾性的影響，這是通信工作的質量就會受到極大的干擾，有時這一情況的影響會更加嚴重，通信設備也會在干擾信號的影響下造成嚴重的損失，這一問題的出現為配電系統的正常運行造成了極大的損失，在現代社會的發展中，極不利于工業以及配電系統的發展，因此才需要在第一時間進行有效的處理，以實現配電系統重新恢復使用，同時也降低對電力設備所產生的損失。

2 治理對策

在處理上述問題的過程中，既然已經對相應的危害所產生的原因進行了具體的闡述，那么相信在實際解決的過程中只要從根本性的因素入手，就可以有效的處理上述問題，以實現工業配電系統的正常運行，為現代化的發展提供必要的準備。

2.1 控制諧波的產生

首先，從根本上對諧波進行治理就要有效的控制其產生，這一問題的出現并不是偶然的，而是在長期的工作中被忽視的結果，因此在處理這一問題時，要及早解決，將問題扼殺在搖籃中，在實際解決的過程中最有效的方式要數降低諧波量，諧波量的出現是在非線性負荷的過程中產生的，因此在實際處理時可以使用三相整流電路，將其中脈動波數聚集在一起，這一過程中所產生的諧波主要類型為特征諧波，特征諧波與上述的脈動波數呈現反比的關系，因此，提升脈動波數就可以有效的降低諧波的數量。除此之外，還可以降低設備自身所具有的容量，一般情況下，整流設備中所含有的容量都是極大的，因而也就造成了諧波的產生，如果從這個方面入手，將其容量進行有效的控制，那么相應的諧波數量也會得到明顯的降低，以此達到改善諧波災害的問題。

2.2 交流濾波器的設置與使用

在使用交流濾波器的過程中，首先應該確保其設置得當，因為不同的交流濾波器具有不同的結構，如單調諧濾波器、高通濾波器以及雙調諧濾波器等，都是比較常見的結構類型，針對內部的元件以及構造不同，在協調設置上應該得到一定的重視，這樣才能實現更加協調的配合，保證能夠順利的使用。在上述的眾多類型中，相比較而言單調諧濾波器具有簡單易協調的特點，而雙調諧濾波器因為內部結構相對復雜，所以協調起來就比較困難。在實際使用的過程中也是因為單調諧濾波器具有便于協調的特點而得到廣泛的應用。高通濾波器，每一種類型都具有自身的特點，如從綜合性的角度出發，高通濾波器無疑是最能夠體現其性能優越的一種類型。當高次諧波出現較多時，運用高通濾波器就能夠實現更加有效的過濾與協調作用，綜上所述，只有選擇合適的交流濾波器，才能達到具有針對性的效果，在不同的環境中使用不同類型的濾波器，在濾除的基礎上更是進一步滿足了非線性負荷的特點。這是在今后工作中應該重點考慮到的問題。

在運用有源濾波器的過程中，因為其自身的特點而愈發受到人們的重視，這種類型主要應用在非線性負荷的情況中，在具體應用的方面，應該從以下幾點實現進一步的優化。首先是從有源濾波器自身的特點出發，因為這是一種能夠進行實時動態跟蹤的濾波器，其基礎是諧波以及基波，所以在系統的使用中應該滿足不超出負荷的要求，對次諧波進行有效的抑制。其次當系統出現問題時，有源濾波器能夠有效的避免發生并聯諧振以及由此引發的安全事故，可以將不良影響降到最低，并且得到一定的補償。第三，將有源濾波器放置在系統中，可以對影響系統的因素起到一定的阻礙作用，避免諧振問題對系統的影響，事實證明，通過以上措施，這一問題可以得到完全的解決。

2.3 解決輻射干擾

采用法拉利籠屏蔽諧波源的高頻諧波磁場外逸或屏蔽外來的高頻諧波磁場干擾。簡而言之，就是把諧波源或易受諧波干擾的電氣設備裝入鐵殼柜體內，門縫及風孔最好也用屏蔽金屬在合適間隔粘貼。諧波源的輸電線路宜采用3+3屏蔽線，如變頻器至電機的輸電線路宜采用變頻器專用屏蔽線。3+3屏蔽電纜使用時，其中的三根較小的接地線必須兩端接地，且屏蔽層只進行一端接地。不管是諧波源還是被干擾設備，其控制線宜采用屏蔽線，并且接線時屏蔽層一端接地。非屏蔽控制線與諧波源輸電線路平行敷設時最好穿鋼管以屏蔽諧波對其干擾。

2.4 解決傳導干擾與耦合干擾的手段

首先，諧波源電源側應該加裝濾波電抗器。為了不使電壓降得太低影響設備的運行，加裝的電抗器其電抗率一般在3%～5%為宜。對于變頻器，還可在其直流環節加裝直流電抗器，改善其輸入功率因數，從而減小諧波的產生。諧波源的接地線與受干擾設備的接地線分開，其接地極距離不小于5m。

其次，解決耦合干擾就是合理布置諧波源輸電線路和被干擾線路的距離、走向。諧波源輸電線路與被干擾設備輸電線路，控制線路平行敷設時，若未采取穿鋼管等屏蔽措施，間隔最好不小于30cm，控制線與諧波源的輸電線路交叉時，應成90°交叉布線。

2.5 裝設諧波補償以及消除裝置

配電系統裝設無功補償裝置時，應合理配置每一組電容補償器的電容、電抗器、電阻的參數，形成多組高通濾波裝置，既可進行無功補償，也可分別消除3，5，7……等高次諧波，即無源濾波。配電系統也可裝設有源濾波裝置，即利用可關斷電力電子器件產生與負荷電流中的諧波分量大小相等，相位相反的電流來消除諧波。對于解決電力系統的諧波問題，一方面需要依賴于電氣設備的電磁兼容性，另一方面需要我們在諧波治理過程中根據不同的設備類型、不同的使用環境和使用條件提出符合實際工況的解決方案，那么諧波的危害也就不足畏懼了。

結語

綜上所述，在時代發展的過程中，工業配電系統所產生的危害也愈發引起人們的重視，諧波危害是主要的安全問題之一，也是影響最大的問題，如果能夠對相關的不良隱患進行有效的解決，就可以進一步提升配電系統的使用效率，為今后的發展做出突出的貢獻。

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