電網中諧波的危害及減少諧波的措施

【摘要】在電網系統中，主要包含多種電容元件、電感等，將其結合到一起，能夠組建成不同自振頻率的振蕩回路，因此，在開關操作發生故障的時候，電網系統中的某些部位就會出現嚴重的諧振現象，隨之發生了諧波。從實際情況來看，諧波的發生會對發電設備產生不利的影響，不利于用電設備效率的提升，使得電氣設備發熱，最終影響設備的使用時間。與此同時，諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使得計算結果不準確。本文主要分析了電網中諧波的危害性以及產生原因，提出了相應的解決措施。

【關鍵詞】電網；諧波危害；產生原因；減少諧波的措施

現階段，電力電子技術得到了快速的發展，它從一定程度上促進了電力系統的完善性，其在不斷發展的基礎上產生了嚴重的諧波問題，針對這一現象，必須加大管理力度來進行控制，將該現象徹底解決。

1、產生諧波的原因和預防諧波的必要性

1.1線性諧振產生的諧波

在電網系統中，線性諧振是一種比較簡單的諧振方式，線性諧振電路中的參數作為常數的一種，當電壓和電流發生變化的時候，其并不會隨之出現改變，比如，不帶鐵芯的電感元件和線性的帶鐵芯電感元件相互接觸的情況下，便會形成諧振回路。受到交流電壓的影響，在電源的頻率和系統自振頻率相互接觸或者一致的情況下便會出現激烈的線性諧振現象。

1.2配電變壓器產生諧波情況

在輸配電系統運行過程中，一般是電力變壓器沒產生諧波，由于變壓器鐵芯呈現飽和狀態，磁化曲線具備非線性特點，并且，在對變壓器進行設計的過程中，重點從它的經濟性上加以考慮，對于工作磁密的選擇，則是在磁化曲線的近飽和階段，如此一來的話，就會使電流呈現波形狀，從實際情況來看，這一形狀的大小和磁路的結構形式以及鐵芯的實際飽和程度有著直接的聯系性，從中看出，鐵芯的飽和程度越高，那么變壓器工作點和線性之間的距離就會更加的遠。在有的情況下，3次諧波電流能夠達到規定電流的0.5倍左右。

1.3非線性荷載方面

當前，在電力電子技術不斷發展的背景下，在供電系統中，增加了較多的非線性荷載，從低壓小容量家用電器到高壓大容量的工業交、直流變換裝置都有著廣泛應用。非線性用電設備已是產生諧波的主要原因。

1.4必要性

隨著現代的經濟的快速進步以及生產技術的提高，推動了我國電力以及相關電子技術的不斷發展，最近幾年，電力電子技術也在不斷的進行創新。可是，其在發展技術的同時也導致了電力諧波在這一行業的影響逐步的增大，并且電力諧波已經在一定程度上成為了威脅電網以及相關電氣設備的電力行業的公害，嚴重影響了相關電力設備的運行。在進行電力諧波的具體危害時，首先要從其來源以及我們可以通過何種方式來進行電力諧波的危害分析，并且如何在最大程度上減小相關損失，是當下在電力企業發展的首要的亟待解決的問題。當我們在進行電力諧波具體的有關防治工作在展開的同時，必須要確保相關設施電網的正常運行，采用這種方法也是對于電力行業經濟效益提高具有顯著的作用。

2、有關于電力諧波的相關具體概述

在電力諧波繁瑣的電波周期性的振動當中，在其中包含具體的諧波以及基波。并且在這項電力波當中，和這個震波頻率最長周期相等的正弦波的有關分量在此稱為電力諧波的基波頻率，如果這個波段的具體基波頻率和這個周期的頻率相同，在一定程度上可以成為基本的頻率。在這個波段內的頻率相當于原先基本頻率的整的倍數的正弦波的分量可以稱之為電力的諧波。在有關的記載信號的具有理論方面，對于電力諧波的基本定義為：在一個相關的任意周期信號內，在一定的特定條件之下，可以分解成很多個單一單頻率的相關正弦波的繼續疊加，在進行相關正弦波的具體頻率當中，都是在排列排布過程中依據自然數列進行相關排序，例如，方f，2f，3f ，.........，等等不同的數列排布。換句話說，也就是在具體的一整個系列的是f，2f，3f，4f等等頻率排布模式的單一型的頻率正弦波，在上述的情況下可以自己任意組合以及合成任意周期內的相關波形。在上述這些相關正弦波當中，根據不同的頻率額階段進行具體的劃分，在進行波段的具體測量中，在所有頻率中，最低頻率的為電力的基波。在上述中所提及的f為最基準的基頻，在上述描述當中，有關頻率描述為2f，3f，4f......的頻率的信號為諧波。基波以及諧波都是來源于聲學，并且逐步的深入到電學當中的，于是在于電信號當中就有基波以及諧波的信號之說。在我國的家庭用電中，多用的時50NZ的基波電壓，在具體的電網中，則常見的多為奇數諧波，在電力系統運行過程當中，還存在一些電波是基數頻率額整數倍，稱之為次諧波。

3、在具體的電力諧波的產生以及對于電網的危害

當我們在進行具體的電網中特殊設備的操作時，例如大型功率的整流器以及相關的變頻器，電弧爐等，這類設備的有關工作電流以及相關的工作電壓都不是按照標準的配比正弦值進行配比，由此所帶來的負荷的負載模式為非線性的負荷。并且在進行負荷的過程當中，在發電機發生出的有關電能當中，都是產出的比較標準的50赫茲的基波頻率模式，當我們遇到這類電氣的正常工作時，可以對于基波進行相關更改，例如在大功率整流器，可以進行改成1000赫茲等，在這種形式下產生了電力諧波。在進行電網以及相關電器的設備正常運行時，電力諧波的具體損害可以從下文當中進行具體有效分析：

①在相關電力系統當中的系統運營中，在非線性設備具體工作中產生的頻率波段為電力諧波。通過這一點我們可以看出，電力諧波的主要能量來源是在于電力發電系統的總的電力以及電能。因此，在進行電力諧波的產生以及運行時，就會把在電力系統當中總的電力工能進行具體的頻率損耗，在電力損耗過程當中，同時也是將電力總工能當中的工能轉換為電力諧波的具體能源。在繼續進行能量的系統返還，總的情況遵守能量守恒，在這種情況下可以避免能量不必須的損耗情況。

②在有關的輸電線路當中，電力諧波對于其相關的影響，在進行電力諧波的傳導時，都是通過相關的媒介，例如，輸電以及相關的配電線路，在一定情況下產生電阻，從而在一定程度下產生熱能阻礙，由此造成了電力系統當中電壓的下降從而在很大程度上影響電力系統的正常運行。還存在于另外的一種情況，當諧波的電流正弦波峰的峰值與基波的有關峰值進行重合以及疊加時，在導體的表面，容易出現放電現象的發生，即光暈的產生，在這種情況之下，非常容易造成配電線路放電，從而導致電量的損耗。

③在進行電力系統的保護措施當中，繼電保護是系統當中最重要的保護電力的裝置，然而，假設在具體的電力諧波產生之后，會對繼電器正常工作產生影響，從而致使電網受到破壞，影響正常運行，造成損失。

④在相關的電力系統當中，特別是在配電的環節里，在電力基波方面，極容易與電力的有關諧波造成振動共鳴的現象，由此會導致在配電線路當中的放電現象，從而致使電流以及系統電壓受損，對于電力系統的正常運行造成中斷，對于電力造成損失。

⑤當電力所造成的電力謝波德電流在進入具體的定子以后，當我們在發現電流過電量過于大時，會引發電機過熱，由此會致使電機線路的損害，對于電機系統造成損失。當面對過的電流量過于少時，同時也會加速電動機組損耗，從而減少電機的使用年限。

⑥電力諧波還會在通訊方面產生影響，造成通迅訊號減弱以及降低通訊質量。

4、進行電力諧波具體有效的防治辦法

在對于電力諧波的防治措施當中，具體的辦法包含以下幾點：

①增加相關設備的抗干擾能力，當我們面對受到諧電波影響比較大的裝置，可以在外部進行保護裝置的設置，提高使用年限。

②進行電力諧波的控制管理工作，在電力公司發現諧波損害時，應該及時的對于這個地區的諧波損害數據進行分析，科學測量，對于影響地區進行科學劃分，從而逐漸的治理把控。對于電力諧波影響較大的地區，電力公司應該加強監控，通過科學分析，數據累積，進行精準測量，從而避免諧波電流造成計量不準而造成的經濟損失，另外對該地區的線損管理更應該進行科學管理，確保無人為情況造成電量流失，保證安全性。

③進行設備的電力濾波器的處理，首先來說濾波器有兩種，無源濾波器以及有源濾波器。在進行電力諧波的控制中，無源濾波器比較常見也比較常使用并且對于電力諧波具有顯著作用，可以在一定程度上進行電網的保護工作，阻礙諧電流進入電網。

結論：

在本篇文章中，通過對于電力諧波的分析，具體的講明了諧波產生的原因并且在文章當中也表述了其中的危害，根據實際情況，提出了具體的防范措施。隨著科技的發展以及電子技術的完善，電力諧波所造成的影響越來越大，同時危害著電網安全，通過科學的高速發展，可以使得電力諧波本身的影響早日消除，來保障電網穩定運行。

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作者簡介：

陳志盛，廣東南海國際建筑設計有限公司，廣東佛山。