簡述電能質(zhì)量中諧波的指標及影響

胡偉

摘 要：本文根據(jù)接觸到的工程從多方面總結歸納了諧波的影響，并結合工程進行了諧波含有率、諧波電流的計算。方便以后工作中能優(yōu)化設計，考慮問題全面，是對本階段工作的總結。

關鍵詞：公共連接點；基波；諧波；諧波次數(shù)；諧波含量；諧波含有率；諧波源

1 諧波的含義及指標

在復雜的周期性振蕩中，包含基波和諧波。和該振蕩最長周期相等的正弦波分量稱為基波。相應于這個周期的頻率稱為基本頻率。頻率等于基本頻率的整倍數(shù)的正弦波分量稱為諧波。非正弦波的電壓或電流有效值等于基波和各次諧波電壓或電流有效值的方均根值。

1.1 諧波的計算及國家規(guī)定各項指標

諧波電壓限值：公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）參見電能質(zhì)量 公共電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993表一。

1.2 諧波電流允許值

公共連接點：用戶接入公共電網(wǎng)的連接處。公共連接點的全部用戶間該點注入的諧波電流分量（方均根值）不應超過公共電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993表二中規(guī)定的允許值。當公共連接點處的最小短路容量不同意基準短路容量（表二）時，表二中的諧波電流允許值的換算見修正公式，

式中：Sk1-公共連接點的最小短路容量，MVA；Sk2-基準短路容量，MVA；Ihp-表二中的第h次諧波電流允許值，A。

1.3 在公共連接點處第i個用戶的第h次諧波電流允許值（Ihi）按下式計算：

式中：Ih-按換算公式換算的第h次諧電流允許值，A；Si-第i個用戶的用電協(xié)議容量，MVA；St-公共連接點的供電設備容量，MVA；a-相位疊加系數(shù)，按表三取值。

諧波的相位疊加系數(shù)參見電能質(zhì)量 公共電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993表三。

1.4 諧波電流及畸變率的計算

以工程實例為計算：假設某一變電所低壓側(cè)供電容量為26kVA，電壓380V的三相非線性負載供電，若供電線路電流為42A，計算此線路電流諧波畸變率THD1

1.5 三相平衡系統(tǒng)中中性線的選擇計算

在三相平衡系統(tǒng)中，有可能存在諧波電流，影響最顯著的是三次諧波電流。中性線三次諧波電流值等于相線諧波電流的3倍，選擇導線截面時，應計入諧波電流的影響。當諧波電流較小時，仍可按相線電流選擇導線截面，但計算電流應按基波電流除以工業(yè)與民用配電手冊第三版表9-10中的校正系數(shù)。當三次諧波電流超過33%時，它所引起的中性線電流超過基波的相電流。此時，應按中性線電流選擇導線截面。計算同樣要除以工業(yè)與民用配電手冊第三版表9-10的校正系數(shù)。當諧波電流大于10%時，中性線的線芯截面不應小于相線。例如以氣體放電燈為主的照明線路、變頻調(diào)速設備、計算機、直流設備等的供電線路。諧波對導線截面選擇影響舉例：三相平衡系統(tǒng)，負載電流39A，采用PVC絕緣4芯電纜，沿墻明敷設，電纜截面選擇如表1，諧波對導線截面選擇影響示例。

2 諧波產(chǎn)生的原因及諧波源

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力系統(tǒng)中某些設備和負荷的非線性特性，即所加的電壓與產(chǎn)生的電流不成線性（正比）關系而造成的波形畸變。當電力系統(tǒng)向非線性設備及負荷供電時，這些設備或負荷在傳遞（如變壓器）、變換（如交直流轉(zhuǎn)換器）、吸收（如電弧爐）系統(tǒng)發(fā)電機所供給的基波能量的同時，又把部分基波能量轉(zhuǎn)換為諧波能量，向系統(tǒng)倒送大量的諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，電能質(zhì)量降低。

常見諧波源：換流設備；電弧爐；鐵心設備；照明設備；某些生活日用電氣等非線性電氣設備。

3 諧波的影響

3.1 變壓器

由于諧波電流過大產(chǎn)生附加損耗，引起過熱，使絕緣介質(zhì)老化加速，導致絕緣損耗，正序和負序諧波電流使變壓器鐵心產(chǎn)生磁滯伸縮和噪聲，電抗器差生振動和噪聲。值得注意的是諧波所造成的額外損失將按所消耗的能量（千瓦小時）反應在電費上。導致變壓器噪聲增加。

3.2 電動機與發(fā)電機

使電動機效率降低，發(fā)熱增加。使發(fā)電機局部發(fā)熱，縮短使用壽命。

3.3 電子設備

使相位控制設備的正常工作因控制信號紊亂而受到干擾，如電子計算機誤動作、電子設備誤觸發(fā)、電子元件測試無法進行等。

3.4 使某些類型的繼電保護，如晶閘管整流型距離保護、變壓器及母線復合電壓保護由于相位變化而誤動或拒動。

3.5 對中性線截面的影響在上述闡述中。

4 減小諧波影響的技術措施

4.1 加裝靜止無功補償裝置（或稱動態(tài)無功補償裝置）：可有效地減少波動諧波源的諧波含量；有抑制電壓波動、閃變、三相不對稱和無功補償?shù)墓δ?；一次性投資較大，需專門設計。

4.2 改善三相平衡：可有效地減少3次諧波的產(chǎn)生；有利于設備的正常用電，減少損耗；有時需要用平衡裝置。

4.3 采用有源濾波器、無源濾波器等新型抑制諧波的措施：目前還只用于較小容量諧波源的補償，造價較高。

4.4 加裝交流濾波裝置：可有效地較少諧波含量；應同時考慮無功補償和電壓調(diào)整效應；運行維護簡單，但需專門設計。

4.5 加裝串聯(lián)電抗器：可減少和系統(tǒng)諧波相互影響；應同時考慮功率因數(shù)補償金額電壓調(diào)整效應。

4.6 增加系統(tǒng)承受諧波能力：可以減小諧波源的影響；在規(guī)劃和設計階段考慮。

結束語

現(xiàn)今，用戶對供電可靠性提出更高的要求，對供電質(zhì)量的敏感程度越來越高，電能質(zhì)量的下降造成了巨大的經(jīng)濟損失，也使得用戶側(cè)的敏感性用電設備不能正常工作。因此怎么治理，采取哪種措施治理諧波應從上述幾個方面考慮，如有不完善之處請見諒。會在以后的工作中多思考，多總結。

參考文獻

[1]工業(yè)與民用配電手冊第三版.

[2]電能質(zhì)量 公共電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993.