配電網(wǎng)諧波影響分析

姜慶飛+楊冠魯

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活中常會(huì)出現(xiàn)較大的諧波，比如空調(diào)開(kāi)關(guān)電源、計(jì)算機(jī)等均有可能出現(xiàn)諧波。而諧波在電網(wǎng)傳遞中會(huì)出現(xiàn)一定的損耗，這是電網(wǎng)線損害的重要原因，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成一定的影響。此外，諧波還可能引發(fā)過(guò)量的電流諧振，變壓器難以承受中線過(guò)流等情況。因此，相關(guān)人員必須加大對(duì)其的重視度。在以往研究的基礎(chǔ)上，對(duì)配電網(wǎng)諧波的影響進(jìn)行了探討，分析了諧波的影響，提出了相應(yīng)的抑制方法，旨在降低諧波對(duì)配電網(wǎng)的影響。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；諧波分量；電壓波形；電力企業(yè)

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.116

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，電子設(shè)備對(duì)電壓波形有著高強(qiáng)度的敏感性，備受電力界的關(guān)注。據(jù)美國(guó)相關(guān)電力研究結(jié)果，電力機(jī)房中性線電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)要超過(guò)其他電流（如滿負(fù)荷相電流）。而我們?nèi)粘９ぷ髦械霓k公領(lǐng)域中，因非線性的負(fù)荷存在著較大的差異性，其可能造成的結(jié)果是配電網(wǎng)的三相會(huì)失衡。由此可見(jiàn)，電力配電網(wǎng)中的網(wǎng)損問(wèn)題逐漸增多，且諧波電流過(guò)量，中性線、變壓器負(fù)荷過(guò)重，三相不均一等問(wèn)題也不斷出現(xiàn)。因此，相關(guān)人員應(yīng)加大研究力度，將諧波的負(fù)面影響降到最低。

1 諧波對(duì)配電網(wǎng)的負(fù)面影響

當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)遇到諧波電流進(jìn)入時(shí)，會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓變低、電壓脈沖等情況出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)可造成停電事故。雖然諧波入侵的時(shí)間較短，但對(duì)具有高度敏感性的電器依然能造成較大的損害。對(duì)于正在使用電腦操作的辦公人員，一旦停電，則可引起相關(guān)資料的丟失；在產(chǎn)品加工中，以上現(xiàn)象可能會(huì)造成生產(chǎn)停止、產(chǎn)品不合格，嚴(yán)重時(shí)可能造成加工機(jī)械零件出現(xiàn)燒損的情況。諧波電流入侵到配電網(wǎng)系統(tǒng)中后，會(huì)在原有基波的基礎(chǔ)上增加影響力，導(dǎo)致配電網(wǎng)受到阻礙，進(jìn)而引發(fā)電壓發(fā)生跳閘等故障，對(duì)電力企業(yè)、加工企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，威脅著用戶的財(cái)產(chǎn)安全。

2 配電網(wǎng)諧波處理的基本原則

在電力工作中，應(yīng)本著“以人為本”的工作觀念，提高配電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和居民使用電的安全性。為此，用電戶可能引發(fā)的諧波電流進(jìn)入配電網(wǎng)中的電流量應(yīng)處于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，配電網(wǎng)相結(jié)合處的電壓正弦波畸變率必須處于合理的規(guī)定范圍內(nèi)。其中，我國(guó)實(shí)施的考核標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 145419—93）中的具體諧波分量限值如表1所示。

3 配電網(wǎng)諧波抑制方法分析

3.1 加大整流器的脈波數(shù)

據(jù)研究，配電網(wǎng)系統(tǒng)中大量的諧波出處主要為整流器。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)整流器中的波形脈波數(shù)較大、次數(shù)較少時(shí)，特別是5次和7次時(shí)，諧波量也會(huì)相應(yīng)減少。如果將整流器的整流相數(shù)設(shè)定為6相，則在操作中形成的5次諧波電流可達(dá)到基波電流的20%，相應(yīng)的7次諧波電流可達(dá)到基波電流的11.8%.但將整流器的相數(shù)調(diào)至12相時(shí)，前者的5次諧波電流將會(huì)降低至后者的5%左右，而7次諧波電流也會(huì)降到后者的3%左右，因此，可比之前的效果提高4倍。

3.2 配電網(wǎng)上游和分組設(shè)置擾動(dòng)負(fù)荷器

任何諧波干擾均會(huì)對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)造成一定的損害，會(huì)隨著短路功率的降低而增大諧波。為了進(jìn)一步消除諧波干擾對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，應(yīng)從配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)過(guò)程入手，最佳方法就是將擾動(dòng)性負(fù)荷設(shè)置在鄰近電源上游部分，并將電器與該系統(tǒng)中的相應(yīng)負(fù)荷分離。以上做法可防止諧波電流在配電系統(tǒng)中出現(xiàn)，并達(dá)到保護(hù)電壓系統(tǒng)的目的，且能實(shí)現(xiàn)節(jié)能的功效。

3.3 增加諧波抑制的相應(yīng)設(shè)備

近年來(lái)，濾波器技術(shù)在配電諧波抑制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，可將其分為2類，即無(wú)源濾波器和有源濾波器。前者在高次諧波抑制方面有著較強(qiáng)的作用，在配電系統(tǒng)正常使用時(shí)對(duì)基波有容性推進(jìn)功能，在配電系統(tǒng)無(wú)功時(shí)可起到補(bǔ)充的作用，不需要利用其他電容器，且操作方便、快捷，但不適用于大型電氣設(shè)備（電弧爐、軋機(jī)等設(shè)備）；后者應(yīng)視配電網(wǎng)的運(yùn)行情況給予合理補(bǔ)充，在使用中不會(huì)影響配電網(wǎng)系統(tǒng)中的零件，但費(fèi)用較高，其推廣受到可限制。對(duì)于大功率電氣設(shè)備，可使用具有針對(duì)性的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備（TSC、SVG、SVC），從而確保配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，電力系統(tǒng)在向企業(yè)、商場(chǎng)供電時(shí)，應(yīng)充分考慮諧波的影響，選取合理的設(shè)計(jì)方案。諧波對(duì)配電網(wǎng)可造成一定的損害，應(yīng)采取增加擾動(dòng)負(fù)荷器、濾波器等方法消除其影響，從而保證用戶用電的安全性。

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〔編輯：張思楠〕