低壓配電網諧波對網損的影響及對策研究

李鑫

摘要：電力系統應用諧波的歷史已經非常久遠，但是隨著時代的發展與進步，社會經濟水平在很大程度上得到了提高，人們的生活需求也處于不斷增長的狀態，與此同時，諧波在電力系統中的地位逐漸被諧波源所取代，就目前我國網損的狀態來說低壓配電所產生的網損為其中的主要組成部分，基于此，諧波不僅會影響到供電的質量，還會造成較大的電網損耗。文章對此進行分析，希望對相關人員有所幫助。

Abstract： The history of the application of harmonics in power systems has been very long， but with the development and progress of the times， the socio-economic level has been improved to a large extent， and people's life needs are also in a state of continuous growth. At the same time， the position of harmonics in the power system is gradually replaced by harmonic sources. As far as the current state of China's network loss is concerned， the network loss generated by low-voltage power distribution is the main component. Based on this， harmonics will not only affect ?the quality of the power supply， but also cause large power grid losses. This article analyzes this and hopes to be helpful to relevant personnel.

關鍵詞：低壓配電;諧波;網損;對策

Key words： low-voltage power distribution;harmonics;network loss;countermeasures

中圖分類號：TM711 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）24-0247-02

0 ?引言

在時代不斷發展的過程中，時代打開了科技信息的大門，我國的科技電子水平也在提升，與此同時，在電力設備應用這方面也增加了許多的非線性負荷設備，并且種類也在不斷的增加，從客觀的角度來說，正是由于這些非線性負荷設備使諧波大幅度增加，諧波會在很大程度上影響供電系統以及用電用戶的電氣設備，將會帶來不可彌補的損失與消耗。

1 ?低壓配電網諧波對網損的影響

根據實踐調查發現，在電力系統中，為了滿足時代發展的需求，在電子技術不斷提升的狀態之下涌現出了大量的電子負荷設備，正是由于這些設備的存在，就會產生不同頻率的諧波，從而導致電流出現畸化的狀態，除此之外，由于諧波對于電力系統的損害屬于一種慢性病，需要經過長時間才能夠逐漸的凸顯出來，同時也正由于此，大多數居民以及單位并沒有意識到諧波對電力系統所產生的負面影響，基于此，在日常的應用過程中，并沒有采取具有針對性的措施來減少諧波對電力系統的侵害。一般情況下，諧波對于電力系統的影響主要包括以下幾個方面：

首先大量諧波的出現會對電氣設備帶來嚴重的負面影響，縮短使用壽命，降低使用質量，根據實踐調查發現，諧波是損害電氣設備的主要原因之一，甚至當諧波放大時，會產生過電壓的現象，這就極易導致電力爆炸，除此之外，旋轉電機的使用壽命也會受到諧波的影響，由于受到臨近效應的影響，當導線的頻率升高使，導線的電阻也會隨之增大，從而電阻產生的熱量增加，形成不斷的惡性循環;其次諧波還會在很大程度上增加導線的損耗，當諧波通過輸電線路以后就會產生較大的電阻，消耗電能，生成多余的熱量，長期處于該狀態的書店導線就會出現嚴重的發熱老化現象，在很大程度上增加電氣事故發生的概率，另外，諧波還會增加供電系統中變壓器的損耗，對于電力設備來說，變壓器是其中的重要組成部分，由于變壓器的數量極多并且分布廣泛，因此變壓器還是諧波產生的源頭與中間環節，諧波的產生會使變壓器出現過熱、增大噪聲的現象，在這樣長期的運行狀態之下，難免會出現一定程度的損耗，但是近些年來，變壓器作為電力系統的基本設置，已經逐漸的開始允許在充滿的諧波環境之下運行;最后諧波還會在很大程度上影響電力表數值的準確程度，電力表數據是對電網進行經濟計算的主要數據，其不僅能夠直接的反應出電力系統的運行情況，還是電力部門的主要經濟保障。

2 ?治理諧波的相關措施

2.1 諧波濾波技術

以目前我國的科技狀態來說，在電力企業中為了能夠降低諧波所帶來負面影響的主要方式就是利用濾波器，從客觀的角度來說，濾波器分為有源以及無源兩種，兩種濾波器最大的區別就在于有源濾波器能夠對一定頻率范圍內的諧波進行監督管理，并且還可以進行具有針對性的補償操作，但是應用價格昂貴，對于小型企業或者是普通居民來說，有點小題大做，然而無源濾波器的功能比較單一，只能夠對某一頻率的諧波進行監督管理。

2.1.1 無源濾波器

無源濾波器是工業上最常用來抑制波形畸變的一種主要方式，其工作原理就在于在調諧頻率處存在一部分阻抗，在所通過的電流中，只有符合該頻率的電流才能夠通過，無源濾波器主要分為單調諧濾波器與高通濾波器這兩種，其中單調諧波濾波器能夠為固定頻率的諧波電流提供通路，適用范圍比較狹窄，然而高通諧波濾波器則能夠為設定范圍內的頻率電路提供通路，根據大量的實踐調查發現，目前無源濾波器在工業上已經得到了廣泛的應用，但是其濾波的效果并不是非常的明顯。

在使用濾波器的過程中需要注意的是每一個濾波器都能夠為一定數量的設備提供無功補償，另外在使用高通濾波器時，應適當的設置較低的截止頻率，通過這樣的方式能夠在很大程度上過濾大量的高階段諧波，通常情況下，為了能夠使濾波器的作用達到理想中的效果，在實際的應用過程中要根據電網系統的情況進行具有針對性的組合，從而使濾波器的應用能夠達到組合優化的狀態，實現濾波器的最大價值。

2.1.2 有源濾波器

從歷史的角度來說，有源濾波器的快速發展是在電機進行技術革命以后，最初的形式為分離的模擬裝置，之后發展成為數字裝置以及微處理器，實現了信息技術與智能化控制的綜合，目前已經發展成為可以進行編輯的邏輯器件，與此同時，正是由于這些科學技術的應用與發展，才使同時補償供應大量的諧波電流成為可能。

有源濾波器除了能夠對一定范圍頻率的諧波提供電流之外，還能夠對頻率發生變化的諧波進行追蹤與監督管理，在檢測過程中如果發現了任何具有畸形變化的諧波，可以迅速的對畸變的諧波進行補償，從而抵消電網中的諧波，保證諧波處于無畸變的狀態，與無源濾波器相比較之下，有源濾波器能夠同時對多次的諧波進行檢測管理，在很大程度上提升了工作的效率與質量。就目前我國的企業發展狀態來說，有源濾波器的應用還處于比較少的狀態，主要是由于市場上現有源濾波器的價格偏高，但是隨著時代的不斷發展與進步，有源濾波器的價格一定會有所下降，并且其種類與作用也將會越來越多元化。

2.2 降低諧波發生畸變的有效方式

2.2.1 網絡重構

網絡重構是消除諧波的主要方式之一，其主要是通過觀察分析向識別系統注入出現畸形諧波較多的用戶信息，對其進行深入的探究與分析。對于普通住宅來說，比較經濟合適的方式就是通過相同的電路對電力負荷進行二次的承載，除此之外，經過大量的實踐發展，在饋電線之間設置較大的諧波源能夠有效的減少由于該條線路產生的諧波所產生的電壓降。除此之外，如果在不考慮濾波器的前提下，可以將電路中的負載混合布置在同一條饋線上，通過這種方式能夠有效的減少諧波出現畸變的現象，但是需要注意的是，該種方式并不適用與所有的情況，如果當線性負載中具有大量靈敏的電子設備時，應用該種方式可能達不到理想中的效果，甚至還會對電子設備的工作造成一定的影響。

2.2.2 對相位進行平衡

就目前我國社會用電情況來說，大多數商戶以及居民都是采用TN-S或者TN-C-S的方式進行供電，基于此，大部分電力公司都是采用單相變壓器的方式對居民以及商戶供電，單相變壓器雖然具有其特有的優勢，但是在實際的應用過程中，單相負載會導致三相導線的負載出現不平衡的狀態，甚至是導致電壓不穩定，也就無法滿足日常的供電需求。電壓不穩定的現象在配電終端的表現最為明顯，如果長期處于電壓不平衡的狀態，甚至還會出現偶次與非特性諧波，如果使用不平穩的電壓對電氣設備就會使設備的電動機出現負序電路的現象。大多數電動機對于相電壓的狀態都處于比較敏感的狀態，尤其是在空調設備中，電動機更容易受到相電壓的影響，這是由于在空調制冷的過程中，空調設備的電流密度會在很大程度上增大，這也是整體電流的密度增大。

2.3 居民與商業用電的諧波治理方案

由于居民與商業用電具有用電時間集中、用電季節性明顯的特點，在對居民與商業用電所產生諧波的治理過程中可以從三個方面開始入手。首先在設計這方面，要進行合理的用電規劃，并且在進行配網設計的過程中要盡可能的對配網的負載情況與諧波進行全面的分析與探究，掌握其中的信息，在低壓配網系統中，可以將產生諧波的電氣設備都連接在同一條母線上，從而利用諧波的互補作用來消除諧波所帶來的負面影響，除此之外，就變壓器這方面來說，為了避免變壓器在工作的過程中出現過熱的現象，可以使用K因數的變壓器，從而降低由于諧波所產生的額外消耗，除此之外需要注意的是，在三相系統中，如果三相負荷工具相等的話并不代表著三相平衡，這是由于電力負荷本身就可能導致出現三相不平衡與非線性，基于此，在進行居民與商戶的配電設計時，除了要考慮三相平衡的配電設施之外還要考慮其他具有負荷性質的用電設備。

其次在管理這方面，對諧波進行管理需要進行大量的投資，在對諧波進行區分的過程中，除了要依靠電力部門之外，還需要其他部分相互協助，共同發展與進步，解決供電過程中存在的問題。從客觀的角度來說，諧波治理是一種綜合性的治理方式，并且這對于改善供電公司供電質量來說具有至關重要的作用。然而在實際的應用過程中，大多數居民以及電力用戶并不能夠理解諧波對于電力設備與供電系統的負面影響，甚至認為這都是供電公司設備的問題，與居民的日常電力使用習慣并沒有關系，基于此，為了能夠盡可能的降低諧波對電力系統所產生的負面影響，一定要加強關于諧波的危害與重要性宣傳，使用戶能夠意識到諧波的重要性，并且還可以根據不同的居民用電習慣制定出具有針對性的諧波控制方案。

能夠有效防治諧波的主要方式就是有兩種，分別是預防型以及補救性這兩種，對于居住類型的用電來說，一般都是采用補救型的技術措施，在實際的應用過程中主要使用濾波器進行電壓的補救。另外，在對居民這方面進行補救措施的過程中需要注意的是，為了避免居住用戶的分攤過多的資金，在選擇設備時要盡可能選擇價位比較合適的設備。

3 ?結束語

總而言之，諧波對于用電設備以及供電系統的負面影響是巨大的，但是卻只能夠通過長時間的損耗才能夠體現出來，然而大多數居民以及用電人群認為解決諧波所帶來的負面影響是供電公司的責任，并且產生諧波的主要原因也在于供電公司，在這樣的狀態之下，才使我國諧波的改善一直處于低水平狀態。基于此，在不斷提升阻斷諧波電力技術水平的同時，還要著重加大對諧波的宣傳，使使用群體都能夠意識到諧波的重要性以及處理諧波的必要性。

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