供用電系統(tǒng)中綜合型諧波處理裝置設(shè)計

張紀(jì)培

摘 要：在我國的電力產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時，也伴隨諧波的污染。諧波的產(chǎn)生使供用電質(zhì)量下降，帶來了極大的危害，嚴(yán)重干擾我國人民的生產(chǎn)和生活。電能質(zhì)量的下降，引起了多方面的注意，人們對諧波的重視程度也日益增加。文章就從諧波產(chǎn)生的原因談起，進(jìn)而闡述對控制諧波的主要措施，旨在為我國的電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：供用電系統(tǒng)；諧波；裝置設(shè)計

前言

目前，供用電系統(tǒng)中的諧波，對電力的質(zhì)量有嚴(yán)重的影響，使電壓和電流均不不穩(wěn)定，給電網(wǎng)環(huán)境造成一定的污染。諧波使電壓和電流的振動圖形發(fā)生改變，消耗一部分的電能，使電能的質(zhì)量下降，所以諧波的有無，可以反映出供電的質(zhì)量優(yōu)劣。諧波已經(jīng)成為了制約電能輸送的一大頑疾，被認(rèn)為是污染電網(wǎng)的直接因素，所以對諧波的控制工作是勢在必行的。

1 產(chǎn)生諧波的原因

1.1 變壓器

變壓器是一種可以產(chǎn)生奇數(shù)次諧波的諧波源，產(chǎn)生諧波的大小與變壓器的磁路設(shè)計有關(guān)，變壓器的鐵芯的飽和度高，產(chǎn)生的諧波就越大，越電網(wǎng)的影響也越劇烈。

1.2 氣體放電類電光源

氣體放電類電光源包括：高壓汞燈、金屬鹵化物燈、熒光燈等，具有負(fù)伏安特性。氣體放電燈在使用的過程中，要求與電阻或者電感串聯(lián)，在確保綜合的伏安數(shù)為正時，電路才能正常的運轉(zhuǎn)，通常人們將這樣的串聯(lián)電阻和電感稱之為鎮(zhèn)流器。氣體放電類電光源的非線性十分嚴(yán)重，5次諧波的含量高達(dá)35%以上，是一種嚴(yán)重污染電網(wǎng)環(huán)境的的電源型諧波源。

1.3 電氣設(shè)備

目前，我國的民用設(shè)備采用的是開關(guān)型的電源電氣設(shè)備。此類電源屬于整流電路，其中絕大多數(shù)是全波整流電路。整流電路的可以分為感性負(fù)載與容性負(fù)載兩種負(fù)載，產(chǎn)生4次諧波的含量高達(dá)40%以上。對于電容負(fù)載的電路，只產(chǎn)生基數(shù)次諧波，是一種電壓源型的諧波源。產(chǎn)生的諧波量與電路中的電容器有關(guān)，電容器越多，產(chǎn)生的諧波越大。在人們物質(zhì)生活豐富的今天，用電系統(tǒng)承載的用電器越來越多，電容越來也大，隨之而來的諧波含量也越來越多。

2 治理諧波的具體對策

2.1 優(yōu)化供電環(huán)境

電力系統(tǒng)在供電的過程中，要合理的選擇電壓，使之保持三相電壓的平衡，從而降低諧波對電網(wǎng)的干擾，使電網(wǎng)更好的供電[1]。高一級的電壓電網(wǎng)和大容量的供電點為諧波源供電，二者負(fù)擔(dān)諧波的能力會變大，應(yīng)用專門的線路對諧波源負(fù)荷供電，可以有效的降低諧波對其負(fù)荷的影響，還可以集中力量阻擊并消除高諧波和次諧波。

2.2 減少諧波源的諧波含量

對諧波的治理，要從源頭上制定解決的對策，所以要控制好諧波源的含量，使其處于最低的水平，在諧波產(chǎn)生的源頭最大限度的避免了諧波的產(chǎn)生。要控制要諧波上產(chǎn)生的源頭，就要從諧波源設(shè)備的設(shè)計、使用上入手，并且重視諧波對供用電設(shè)備的危害，結(jié)合實際的情況，制定切實可行的治理辦法，有效的控制好諧波。另外，電業(yè)局的相關(guān)部門，要嚴(yán)格履行職責(zé)，對于沒配備諧波治理系統(tǒng)的用戶，禁止其接入電網(wǎng)，在運用必要的設(shè)備之后，方可入網(wǎng)運行[2]。

2.3 吸收諧波的電流

在諧波源吸收諧波電流是目前應(yīng)用較為廣泛，對諧波有效進(jìn)行抑制的辦法。主要包括無源濾波器和有源濾波器。通常無源濾波器，是由許多的無源濾波器構(gòu)成的，可以吸收諧波電流，從而降低電網(wǎng)電網(wǎng)中的電流，達(dá)到抑制諧波的目的。有源濾波器是由電力電子器件構(gòu)成的，對諧波進(jìn)行補償。有源濾波器對輸出的電壓波形進(jìn)行有效的控制，從而控制并消除諧波電流，從而使電網(wǎng)的電能可以高效的傳輸，將損耗降到最低[3]。

3 綜合型諧波處理裝置設(shè)計

3.1 設(shè)計目的

單純的使用并聯(lián)型諧波處理器和有源濾波器，都不能有效的解決諧波對供用電污染的問題。綜合型諧波處理裝置需要將諧波產(chǎn)生的諸多因素相結(jié)合，集并聯(lián)型諧波處理器和有源濾波器的優(yōu)點與一身，降低無源濾波器的諧波阻抗，提高綜合型諧波處理器的性能，更好的過濾諧波，做到經(jīng)濟(jì)和實效的統(tǒng)一[4]。

在綜合了有源濾波器和無源濾波器的優(yōu)勢之后，使綜合型諧波處理裝置在安全行性能和電路的言行方賣都有較為顯著的效果，都比二者結(jié)合前性能要好。

3.2 工作原理

綜合型諧波處理裝置是一種三相對稱的系統(tǒng)。如果將有源濾波器視為理想的電源并且容易控制，則諧波的負(fù)載是一種電流源。在實際的運行環(huán)境中，電源電壓分為基波部門、諧波部分，無源過濾器將諧波阻抗，使之阻擋在用電器電源之外，避免使電能的質(zhì)量減低[5]。

綜合型諧波處理裝置，將有源濾波器優(yōu)勢結(jié)合在系統(tǒng)之中。有源基波不產(chǎn)生基波電壓，所以該綜合過濾裝置不必要可考慮基波的干擾。綜合型諧波處理裝置使諧波的負(fù)載控制量趨于零，使無源濾波器的過濾效果得以改善，在這種情況下，有源濾波器兩端的電壓，相當(dāng)于所有負(fù)載的諧波過濾產(chǎn)生的電壓。綜在合型諧波處理裝置中，同一個交流系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流不會進(jìn)入無源過濾器中，這樣就不會使無源過濾器超負(fù)荷的運行。綜合型諧波處理裝置，將有源的濾波器產(chǎn)生的電壓，相互疊加在一起，得到了一定的補償電壓。

當(dāng)無源濾波器與電力系統(tǒng)并聯(lián)的阻抗值逐漸變大，會形成并聯(lián)的諧振現(xiàn)象，并且阻抗越大，產(chǎn)生的諧波也就越大。在這種環(huán)境中，如果保持負(fù)載電流的諧波不變，在電源中也會產(chǎn)生較大的諧波電源，甚至造成電源電壓的劇變。有源濾波器利用其獨特的優(yōu)勢，將各個支路的諧波阻抗值變?yōu)榱悖共⒙?lián)諧振沒有產(chǎn)生的可能，有效的抑制并聯(lián)諧振的發(fā)生。當(dāng)無源濾波器與電力系統(tǒng)并聯(lián)的阻抗值逐漸減少，二者之間的諧波電壓就會變大，當(dāng)阻抗值近似為零時，此時的諧波電壓最大，會使諧波增大，易產(chǎn)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象。有源濾波器和無源濾波器的使用，使電力系統(tǒng)的諧波含量得到有效的控制，避免諧振的現(xiàn)象發(fā)生。

要控制好有源濾波器兩端的電壓，使諧波產(chǎn)生的電流流入到無源濾波器中，這樣與其一同連接負(fù)載電流諧波也不會進(jìn)入無源濾波器中，這樣可以很好的控制串、并聯(lián)諧振現(xiàn)象的發(fā)生。電網(wǎng)電壓比有源濾波器兩端的電壓要高，這樣可以促使綜合型諧波處理裝置中的有源濾波器含量與并聯(lián)過濾器要小很多，更加適合給諧波補償，使該裝置在投資和使用的過程中的資費有效的得到控制，使投資更具有實效性，對于諧波的控制效果更好，保證電能不受損失。

4 結(jié)束語

綜上所述，諧波使制約電力質(zhì)量的重要因素，文章從諧波產(chǎn)生的原因和控制諧波的辦法出發(fā)，對綜合型諧波處理裝置進(jìn)行詳細(xì)的闡述。不難從文章看出，綜合型諧波處理裝置其實非常簡單，是對現(xiàn)有的并聯(lián)無源濾波器進(jìn)行技術(shù)改造，和對無源濾波器的電路進(jìn)行設(shè)計，從而有效的控制諧波的含量，提高濾波器的使用效果。綜合型諧波處理裝置的設(shè)計保證了在有源濾波器停止工作的時候，無源濾波器仍能正常的工作，過濾諧波，更高的保證了系統(tǒng)過濾諧波的作用。

參考文獻(xiàn)

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