低壓系統(tǒng)諧波治理研究與應用

摘要：文章針對諧波對用電系統(tǒng)帶來的電磁干擾和污染的問題進行了系統(tǒng)分析，探討了低壓系統(tǒng)諧波治理方案，全面地分析了諧波的來源和危害性，并對諧波干擾的防范與處理措施進行研究，提出諧波治理方案及解決對策。文章有效治理的建議對電力系統(tǒng)和電力用戶具有重要意義。

關鍵詞：變頻器；諧波治理；用電系統(tǒng)；電磁干擾；諧波污染

中圖分類號：TM712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）01-0104-03

隨著工業(yè)自動化技術的不斷提高，變頻器的使用范圍在逐步加大，隨之變頻器高次諧波帶來的電磁干擾和污染問題也隨之而來，尤其是在高精度儀表和微電子控制系統(tǒng)等應用中，諧波干擾問題尤為突出。怎樣處理好用電系統(tǒng)的諧波污染，特別是在對諧波污染要求高的場所尤為重要。

1諧波對用電系統(tǒng)的危害

諧波主要是由于大容量整流或換流設備以及其他非線性負荷，導致電流波形畸變造成的。隨著經(jīng)濟發(fā)展，大量非線性負荷增加，特別是電子技術、節(jié)能技術和控制技術的進步，在化工、冶金、鋼鐵、煤礦和交通等部門大量使用各種整流設備等與日俱增，使得電力系統(tǒng)波形嚴重畸變。

電力諧波的主要危害有：影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器，一般采用電磁繼電器或新式微機保護進行檢測保護，在系統(tǒng)中這些屬于敏感元件，繼電器受到高次諧波的影響容易產(chǎn)生誤動作，微機保護由于采用了整流采樣電路，也極易受到諧波的影響導致誤動或拒動，這樣諧波嚴重威脅供電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運行。使電氣設備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，使絕緣老化，壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波還會引起電力系統(tǒng)局部發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量被放大，致使電容器等設備燒毀。在三相四線制系統(tǒng)中，零線會由于流過大量的3次及其倍數(shù)次諧波電流造成零線過熱，甚至引發(fā)火災。諧波會導致電氣測量儀表計量不準確，通過電磁感應和傳導耦合等方式對鄰近的電子設備和通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備。電力線路上流過的3、5、7、11、13等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合，在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生低頻干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清晰度。另外高壓直流（HVDC）換流站換相過程中產(chǎn)生的電磁噪聲（3～10kHz）會干擾電力載波通信的正常工作，并使利用載波工作的閉鎖和繼電保護裝置動作失誤，影響電網(wǎng)運行的安全。隨著高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電力用戶對供電的質量和可靠性越來越敏感，電器設備的正常運行甚至使用壽命都與之息息相關。

2諧波治理建議

3諧波治理改造后達到的效果

（1）諧波電流各項電能指標均達到并符合國家標準，保證電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟運行。

（2）降低電流波形畸變率；降低主要次波電流；杜絕智能開關的誤動作，提高精密儀器測量精度和穩(wěn)定性。

（3）改造后該變壓器對應的電容柜正常運行，確保電容正常使用壽命。

（4）電力系統(tǒng)對應的車間電力設備損耗下降，噪音降低，減緩絕緣老化程度。

（5）變壓器運行溫度將會有明顯下降，延長設備使用壽命，工作效率將有所提高。

4諧波治理后經(jīng)濟效益分析

（1）由于降低了該變電所對應的變壓器運行的溫度、損耗、噪音，將會減緩絕緣老化程度，延長變壓器的使用壽命，并可降低維護費用，間接地降低了運行成本。

（2）該變壓器所對應的所有電器設備的運行溫度將會大幅降低，這會導致其提高工作效率，延長使用壽命。

（3）將會去除諧波導致電器設備燒毀這一潛在危害，保障整體設備安全、穩(wěn)定運行。由于投入的設備具有一定的節(jié)能效果以及通過無功補償，提高了功率因數(shù)，降低單位產(chǎn)量能耗，在節(jié)能減排過程中，能取得相當?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]中國建筑標準設計研究院．低壓配電系統(tǒng)諧波抑制及治理[M]．北京：中國計劃出版社，2011．

作者簡介：馬雙（1956-），男，河北省秦皇島市城市建設投資有限公司工程師，研究方向：電力自動化專業(yè)管理。

（責任編輯：葉小堅）