談諧波治理設備在供電系統中的應用

黃雨嬋　黃波

摘 要：電力設備的廣泛應用，使得供電系統在正常運行過程中會有大量的諧波產生，并會直接導致電壓畸變以及電能質量下降等諸多問題。本文針對了在電力系統中帶有諧波產生的機理以及進行諧波處理方式的分析，來就諧波治理設備在供電系統中的應用進行了簡要分析。

關鍵詞：諧波治理設備；供電系統；應用

隨著我國電力電子技術的不斷發展，使得各種電力電子變流裝置也被廣泛應用到了電力系統與工業企業之中，并有效改善了其用電質量。但是隨著電力電子設備的廣泛應用，也給供電系統的正常運行帶來了一定的問題，并嚴重影響了電網的電能質量。而通過對公用電網進行無功補償和諧波抑制，則能夠有效改善其電能質量，并凈化電網環境。因此，借助于在電力系統之中安裝有源電力濾波器，能夠有效抑制電網諧波與動態補償的無功功率。

一、諧波污染

諧波指的是頻率為基波頻率整倍數的正弦波電流分量，其主要來源包含了整流電路的設備。在工業上引起諧波污染的因素有：電力電子設備，各種晶閘管可控開關以及PWM變頻器等。

諧波的存在，會導致電網的電壓出現畸變，并且會嚴重的污染整個供電質量，其具體危害有：

①會增加公用電網中的附加損耗，并降低一些發電、輸電以及用電設備的效率，并會導致電容器、電纜等電器設備出現過熱、壽命縮短以及損壞等問題。

②會直接引起電網中局部的串聯諧振或并聯諧振，使得其諧波電流放大數倍，從而對電容器以及串聯的電抗器造成較大威脅。

③會直接導致電能計量出現混亂，并使得大量高次諧波電流涌入供電系統之中，從而導致導線出現過熱現象或直接導致火災的發生。

④會對一些通信與信息處理設備造成嚴重的干擾，甚至會出現信息丟失、工控系統崩潰等現象。

二、進行諧波治理的幾點措施

通過諧波的治理，能夠有效提升電能質量，并保障供用電設備的安全。一般可以借助于諧波預防與諧波治理這兩種方式來進行諧波的治理工作。其中諧波預防指的是在供電源頭減少諧波的形成，也就是通過對供電設備進行改進來抑制諧波的形成。而諧波治理則是通過對供電系統之中的饋線參數進行改變或者按照諧波抑制設備等方式，來防止諧波對整個電網運行的影響。

（一）整流設備

整流設備運行過程中產生的特征諧波電流次數直接受到其脈動數的影響，兩者之間也是一種正相關的聯系。但是隨著整流裝置的脈動數越多，對于整流裝置的配置要求也就更高。在供電系統的正常運行過程中，一般情況下大功率整流裝置多采用12脈或者24脈的多脈整流方式，而一些中小功率的整流裝置，則能夠利用脈寬調制技術來進行諧波的治理。

（二）供電設備

借助于對電力變壓器的巧妙連接，能夠減少一定次數的諧波，比如說利用三角形連接的變壓器就能夠對三次或者其倍數次的諧波產生良好的消除作用，這就可以在發電機所提供的復合標準的正弦波形電能的基礎上，來采取一系列措施進行諧波電動勢的消除。

（三）無源電力濾波器

無源電力濾波器是借助于電感元件或者電容元件，都能夠利用一定的拓撲結構來進行連接，并在此基礎上按照相應參數來進行配置。借助于無源電力濾波器，能夠有效濾除某次或者某些次的諧波，并且可以為并聯諧振提供一個低阻通路，來起到有效的濾波作用。這種濾波器的結構相對簡單，并且容易實現以及維護。但是在無源電力濾波器的使用過程中，依舊存在著下面幾點問題：

①借助于無源電力濾波器，只能夠濾除掉設計要求規定之中的諧波部分，并且難以對濾波、調壓以及無功無償的要求進行協調，還會對一些特定的諧波放大，因此在消除一些具有復雜成分的高次諧波時，需要加入多個濾波電路，才能夠得到一個良好的濾波效果，但這也會使得該裝置的體積變大，并使得其損耗程度得到進一步提升。

②無法有效應對電網頻率與阻抗變化這些狀況，其濾波效果也會隨著電力系統的運行狀況也不斷發生改變，在諧波電流過大的情況下，甚至會直接引起設備的損壞等一系列問題。

③運用無源電力濾波器，還會與電力系統發生并聯諧振等現象，并進一步導致電力系統中故障的產生。

（四）有源電力濾波器

隨著我國科學技術的不斷發展，使得各種功率器件其精度也到了了進一步提升，而生活水平的提升，也讓人們對于電網的質量與服務水平提出了更高的要求，這就導致了傳統的電力系統難以滿足現階段人們的需求，并需要相關的電力企業必須在供電系統中安裝有源電力濾波器。

①工作原理：在濾波器中，指令電流的運算部分以及補償電流的發生部分會正常工作，在這里面指令電流的運算部分能夠對補償對象中的無功和諧波電流進行有效監測，并將該諧波電流進行提取。而補償電流的發生部分可以作為逆變器來進行補償電流的有效輸出，并能夠充當整流器來進行儲能元件的充電工作。在有源電力濾波器的工作過程中可以利用電流互感器以及電壓互感器等檢測技術，來把其獲取到的諧波信號進行處理，并獲得相應的補償武功以及諧波電流指令信號。借助于該信號，電力系統通過對PWM的控制，可以輸出與電網中諧波形狀相同、相位相反的無功諧波補償電流的輸出，這樣就可以有效減少諧波電流對整個輸電系統的影響程度，并進一步確保電網系統的運行穩定性。

②使用優勢：使用靈活，其響應速度很快，因此能夠有效實現動態補償。而當電網中諧波電流過大時，利用有源濾波器能夠使得其在額定容量內進行工作，因此可以很好避免過載現象的發生，而這些優勢，也是的有源電力濾波器擁有著良好的發展前景。

三、結語

電能質量涉及到了國民經濟中的各行各樣，以及我國電力行業的正常發展，這也就要求相關電力企業必須充分提升電力系統中的電能質量。而諧波作為影響電能的一個重要因素，就使得相關研究人員必須充分重視在電網運行過程中對于諧波的治理工作。只有這樣，才能夠有效減少諧波對于電力系統的影響，并進一步提升我國的電能質量。

參考文獻：

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