三次諧波對電能計量及中性線的影響

王慶龍

摘 要：三次諧波不僅會降低電力設備的使用壽命，而且會增加電能消耗。此外，還將嚴重影響電力設備的正常運行，甚至可能造成安全事故，嚴重影響議會的正常發展和人民的正常生活生產活動。本文三次諧波對電能計量及中性線的影響進行了探討。

關鍵詞：三次諧波;電能計量;中性線;影響

0 前言

電能計量系統是供、用電雙方發生經濟糾葛的根本“中介”，其工作準確性牽涉到經濟利益。電能計量系統由TV、TA、計量二次回路和電能表等組成。根據電能計量系統運行大數據的統計，諧波條件下的計量誤差具有增大趨勢。

1 各類電能計量模式分析

當前，國內外系列標準雖然關注到諧波問題，但未出臺具體的針對諧波電能計量的方法。因此，要確立諧波環境下的合理化計量模式，首先對現存計量方式進行分析。現電能計量模式有3種。

a.基波計量模式。特點是只計量用戶消耗的基波功率，采用基波電能表。在這種模式下，CVT對諧波的不適應不會影響到計量系統整體。

b.全波計量模式。特點是能將基波和諧波統統計入電費（理論上），采用寬頻響應型電能表。這是現在國內計量的主流模式。

c.基波、諧波單獨計量模式。即安裝2種表計，以基波表測量基波功率消耗，以諧波表測量發出或吸收的諧波功率。

事實上，3種計量模式并無明顯區別（不同類型負荷對應的最合理模式不同）。如：針對發熱性負荷，因其基波和諧波有功均被利用，擇定全波計量最為合理;對于電機用戶，因其做功大小只與基波電能有關，擇定基波計量相對公平。隨著電力使用面的不斷拓展，電網中非線性負荷也日趨復雜。

對于這些用戶的計量模式選擇相對困難：①若僅考慮計量需要，因非線性用戶也吸收諧波，采用全波計量是首選;②非線性用戶往往向電網注入新的諧波，為懲罰考量，采用基波、諧波單獨計量模式更契合供電公司維護電網安全的需要。具體選擇哪一種模式，需要根據不同時段的管理做出決策。

2 三次諧波的基本概念

在我國的供電系統中，人們對220V，50Hz電力使用最為廣泛。在通常情況下，其電壓波形與電流波形均為正弦波。但是隨著社會的不斷前進與發展，社會發展與人民的生活與生產活動對電能的需求也在日益加大，與此同時，各種各樣的電器也走進了人們的生活中，并獲得了廣泛的使用，這其中就包括了非線性負荷電器，這會導致電力系統的電流與電壓發生一定的變化。在對電力系統的。電流與電壓波形進行傅里葉分解時，發現其中還夾雜了150赫茲的交流正弦波。由于150赫茲的交流正弦波在數量上是50赫茲的三倍，我們將其稱為三次諧波。

3 三次諧波對電能計量與中性線的影響

3.1 三次諧波對電能計量的影響

電能計量裝置通常分為兩種，一種是電磁式互感器的電能計量裝置，另一種是電容式互感器的電能計量裝置。在發生三次諧波污染的情況下，會使得電磁式互感器電能計量裝置發生磁滯或飽和現象，這些現象都會導致電能計量誤差現象的發生。而電容式互感器電能計量裝置由于幅頻特性與相頻特性，無法保證對三次諧波測量的準確性。總而言之，三次諧波污染會對電能計量的準確性產生不利的影響。

3.2 三次諧波對中性線的影響

隨著時代的發展，各種各樣的變頻家電走進了人們的日常生活當中，例如，變頻空調、變頻洗衣機以及微波爐等。這些變頻電器都是非線性負載，而且在運行過程中三次諧波分量占有很大的比重，與此同時，還帶來了嚴重的三次諧波污染。這不僅會導致電力系統的損耗大大增加，對于三相四線制系統以及三相五線制系統中，損耗尤為明顯，而且還會導致中性線的負載也加大。這對于電力系統的穩定與安全有著極為不利的影響，甚至會導致安全事故的發生。

4 三次諧波污染的防治措施

4.1 三次諧波濾波器的使用

在對三次諧波污染進行防治的過程中，可以充分利用濾波器來對諧波電壓或諧波電流進行濾除。在使用濾波器對三次諧波污染進行防治的實踐過程中，發現濾波器與三次諧波源頭的距離與防治效果具有很大的關聯，而且距離越近，效果越好。另外，并聯型的三次諧波濾波器不僅可以有效的降低三次諧波電流，而且還可以實現對三次諧波電壓的降低。因此，通過在非線性負荷較大的供電點并聯三次諧波濾波器，可以在一定程度上減輕諧波污染帶來的危害。

4.2 帶中性線低壓供電系統

對帶中性線低壓供電系統進行三次諧波污染的防止措施主要有以下幾種：a.采用被動式串聯型的濾波器。這種方式雖然對三次諧波污染的治理上具有一定的效果，但是，也會引發低壓母線電壓上升的現象。除此之外，還會引起中性線阻抗的上升。這些問題不僅會導致接地故障保護功能不能得到充分的發揮與展現，而且還會在一定程度上制約電網運行質量的提升。b.改變Satons變壓器繞組接法的方法。這種方法對于降低高壓側的三次諧波有著顯著的效果。但是該方法在使用時必須嚴格要求三相負荷的完全相同，在實現上具有一定的難度與復雜性。c.可以采用中性線的有源濾波器和雙接線的變壓器，例如雙接地線的變壓器既可以充當隔離變壓器，也可以充當供電變壓器，從而使三次諧波得到消除，這種方式主要應用于三項式負荷。

5 結束語

在當前社會經濟不斷飛速發展的趨勢下，人們對電網的安全性以及穩定性也提出了新的要求，同時也是新的標準。但是，隨著社會發展與人民的生活與生產活動對電力需求的不斷上升，也帶來了嚴重的三次諧波污染，三次諧波污染有著巨大的危害，嚴重影響著社會的前進以及人們的正常生活與生產活動。因此，本文開展三次諧波對電能計量及中性線的影響有著極為重要的意義。一方面，電力企業應加強對三次諧波污染防治的重視程度。另一方面，電力企業應充分利用先進的科學技術來對三次諧波污染進行有效的防治。這不僅對于有效保障電網系統的安全性以及穩定性有著重要的意義，而且對于電力企業的長遠可持續發展也有著深遠的影響。

參考文獻

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