淺談電力系統(tǒng)諧波問題

李新潔（山東科技大學，山東 青島 266590）

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淺談電力系統(tǒng)諧波問題

李新潔
（山東科技大學，山東 青島 266590）

摘 要：電力系統(tǒng)中三相交流電壓，其波形基本是正弦波形。但是隨著受各種用電設備的影響，對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量造成了破壞，對供用電設備安全運行造成不良影響，甚至造成嚴重危害。因此，諧波治理對改進電能質(zhì)量有積極的作用。

關鍵詞：諧波危害；測試方法；治理方法

0　引言

諧波是電能質(zhì)量的一項重要指標，它影響到電網(wǎng)安全運行和廣大用戶各種用電設備的正常工作，因此，對電網(wǎng)諧波的測試非常重要。根據(jù)現(xiàn)場的各項技術參數(shù)和實測結果，當超過國標規(guī)定值時，應采取有效措施。

1　諧波危害

電力系統(tǒng)諧波來自于兩個方面：一是來自于輸配電系統(tǒng)；二是用電設備。用電設備是產(chǎn)生諧波主要原因。其危害主要表現(xiàn)有以下幾方面：

（1） 大大降低電力設備效率，增加電力設備的損耗，使設備過熱。

（2）使電磁式繼電器動作失去選擇性，造成保護裝置誤動或拒動，影響繼電保護和自動裝置的動作可靠性，造成系統(tǒng)事故，不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

（3）干擾通信系統(tǒng)，使通信系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，影響通話的質(zhì)量。

（4）使電視機等圖形畸變，使元件溫度過熱；造成計算機及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)生錯誤，嚴重時會損害機器。

（5）對測量和計量儀器儀表產(chǎn)生測量誤差，造成計量不準確。

2　諧波監(jiān)測

諧波不僅嚴重影響電力系統(tǒng)的合理經(jīng)濟運行，對電力系統(tǒng)和用電設備產(chǎn)生重大影響和危害，而且還會導致電力測量不準確，直接影響供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。為減少諧波對電能質(zhì)量和計量的影響，開展諧波測試是治理諧波的重要措施。

測試方法：

（1）諧波普測能了解該地區(qū)的諧波狀況，測試應選擇在電網(wǎng)正常運行方式下。

（2）電力用戶諧波測量能及時掌握諧波源的各種情況，重點檢測向電網(wǎng)輸入諧波電流或電壓的設備。

（3）測試重要污染源用戶接入點的電壓和電流時，應采集該接入點的線路PT和線路CT的二次側電流、盡可能在負荷高峰時開展測試。

（4）驗證性諧波測量，是驗證諧波分析計算的結果以及計算提供依據(jù)，如：分組電容器投入、切除，諧波源投入斷開等。

3　電力諧波的抑制措施

防止和減少用戶諧波源對電網(wǎng)的污染，使電氣設備有一個良好的運行環(huán)境，保證電網(wǎng)的電能質(zhì)量，治理諧波干擾是供電企業(yè)一項很重要的工作，重點可采取以下措施：

（1）嚴格執(zhí)行有關電力諧波的國家標準，嚴把入網(wǎng)關，增強監(jiān)督檢查的力度，嚴格審查新建諧波源，把好新增諧波源用戶的業(yè)擴增容環(huán)節(jié)。

（2）對于用電負荷具有沖擊性、隨機性的用戶，為了提高供電系統(tǒng)承受諧波的能力，可以裝設能吸收動態(tài)諧波電流的靜止無功補償裝置。

（3）對于大容量設備，如電容器組，可采用串聯(lián)電抗器的方式，以抑制電力諧波的產(chǎn)生。

（4）對容量在100kVA及以上整流裝置和非線性設備的用戶，必須加裝分流濾波裝置，達到就近吸收諧波的目的，否則不能入網(wǎng)送電。

（5）根據(jù)實際情況合理選擇電壓，并盡可能保持電壓穩(wěn)定及三相電壓的平衡。

（6）換流裝置是系統(tǒng)主要的諧波源之一，對于換流裝置可采用增加相數(shù)來降低諧波電流的有效值。

4　諧波治理

諧波治理本著“誰污染，誰治理”的原則，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行發(fā)揮了一定的作用。從負載變化和負載產(chǎn)生諧波電流變化總趨勢來看，當負載減少，負載產(chǎn)生諧波電流呈下降趨勢，雖然TCR產(chǎn)生的諧波電流有所增加，但供電臂上諧波源所產(chǎn)生的總諧波電流通常都小于負載諧波源95%諧波電流，濾波器仍然能夠滿足濾波要求，濾波器與它聯(lián)用是理想的方案，目前是理想的調(diào)節(jié)方法。

SVC的實時動態(tài)無功補償效能，有效降低了因機車所引起的電流沖擊及電壓波動，使電能質(zhì)量得以優(yōu)化。

舉例：某鋼廠的主要諧波源用電設備為中頻爐，對于中頻爐來說，工作時的功率因數(shù)比較高，所以只要考慮能夠滿足濾波要求就可以，而不必考慮基波時的無功補償，根據(jù)電弧爐產(chǎn)生諧波的情況，提出了在110kV進線側安裝針對3次、5次和6次單調(diào)諧濾波器，采用三套單回路調(diào)諧濾波器的方案解決諧波超標問題，濾除3次、5次、6次諧波并兼作高通，這種方式接線簡單，投資少，安裝調(diào)試方便、效果好。在實際治理過程中，由于治理費用問題，在其使用的部分設備低壓側進行電能質(zhì)量治理，經(jīng)過初步治理后測試數(shù)據(jù)顯示3、6次諧波得到了一定的控制，諧波電流總含量抑制在允許值以下，但5次諧波電流反而有所擴大，在連續(xù)兩年的測試中發(fā)現(xiàn)鋼廠最關鍵的問題是閃變問題，只有在閃變問題解決后才能更好的治理諧波問題。目前，對抑制因鋼廠電弧爐引起的閃變存在一定技術難度，但可采用SVC的方法來抑制電壓下跌、電壓上升、過電壓及電壓波動與閃變，對諧波與閃變同時及有效的治理有一定的效果。煉鋼電弧爐采用SVC后還可以提高功率因素，降低損耗，縮短鋼的熔煉時間，降低單位電耗，提高鋼產(chǎn)量等優(yōu)點，此方法在這種類型中應用效果較好， 應用得也比較多，技術上相對比較成熟。

5　結束語

諧波治理面臨諸多困難，非線性負荷每時每刻都在發(fā)生著變化，如電弧爐、中頻爐在出爐時會停運，在熔化和冶煉過程中，出力又有變化，而目前有源濾波器尚未全面推廣。從技術上說，目前對諧波治理有一定難度，只能加強用電設備的治理工作。諧波的治理任重道遠，還要求我們加強監(jiān)測，及時將數(shù)據(jù)上報給需求側中心、客戶服務中心及生技部門，大家共同探討拿出治理方法并及時與用戶溝通解決，更好的服務于電網(wǎng)建設，提高供電質(zhì)量。

參考文獻：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.147