如何解決主動配電網(wǎng)諧波問題

宋娜娜+李娜娜+張賢

摘 要：為了解決主動配電網(wǎng)系統(tǒng)之中的諧波問題，需要技術(shù)人員掌握諧波問題的特點，并根據(jù)諧波的治理情況采取相應(yīng)的措施。本文就主動配電網(wǎng)體系中的諧波問題進行了分析。

關(guān)鍵詞：主動類型；電網(wǎng)；諧波

為了提升供電系統(tǒng)的環(huán)保性以及能源供應(yīng)的多樣化發(fā)展，目前的供電系統(tǒng)逐漸引入了一些可再生類型能源發(fā)電的模式，比如風能發(fā)電模式、太陽能發(fā)電模式，這些模式的應(yīng)用為電能供應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的發(fā)展思路，但同時這些新型的供電模在實際的發(fā)電階段中，由于環(huán)境因素、技術(shù)因素等方面的影響，使得這些模式所產(chǎn)生的電能帶有一定的間歇性以及不穩(wěn)定性，進而給整個電網(wǎng)系統(tǒng)帶來一定的諧波影響，為此需要技術(shù)人員采用相應(yīng)技術(shù)進行解決。

1 配電網(wǎng)運行中諧波問題概述

因為火力類型的發(fā)電模式在發(fā)電的階段會消耗掉大量的不可再生類型能源，由此電力供應(yīng)系統(tǒng)在目前發(fā)展中逐漸的減少了傳統(tǒng)類型發(fā)電模式使用頻率，并且為了保證發(fā)電總量能保持恒定，在供電系統(tǒng)中逐漸引入了大量的新型發(fā)電模式，這些方面的發(fā)展變化都預(yù)示著在接下來的電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展中會出現(xiàn)數(shù)量龐大的分布類型電源系統(tǒng)，在這樣的條件下，主動類型的配電網(wǎng)系統(tǒng)也就隨之產(chǎn)生。

新出的分布類型電源系統(tǒng)由于實際運用時間較短，進而較多方面還存在一定的不足之處，比如新型風力發(fā)電模式或者是太陽能發(fā)電模式在發(fā)電的階段中有時會出現(xiàn)間歇性以及隨機性，進而也就會使得發(fā)電量存在不規(guī)律性以及一定波動性。其次，新型的發(fā)電模式因為設(shè)備構(gòu)造方面以及能源轉(zhuǎn)化方面的影響，造成了大部分的分布式類型的電源系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能不能直接接入到電網(wǎng)系統(tǒng)之中，為了順利的將分布式類型的電源系統(tǒng)接入到現(xiàn)行的供電系統(tǒng)之中，需要技術(shù)人員能在系統(tǒng)之中安裝脈沖寬度方面的調(diào)節(jié)設(shè)備，但脈沖寬度方面的調(diào)節(jié)設(shè)備雖然能促進分布式類型電源的運用以及發(fā)展，同時也會在使用階段中給供電系統(tǒng)帶來大量的諧波。當電網(wǎng)系統(tǒng)逐步完成更新建設(shè)，在分布式類型電源系統(tǒng)數(shù)量有所增加之后，就會使得配電網(wǎng)系統(tǒng)的整體質(zhì)量逐步惡化。從這個角度來看，諧波問題的治理工作也就和供電系統(tǒng)的發(fā)展有著機密的聯(lián)系。

2 諧波的危害

（1）諧波會在電氣元件上消耗了額外的諧波電能，導(dǎo)致電網(wǎng)中能量的使用效率出現(xiàn)下滑，另外當過大的三次諧波電流流過中性輸電線時，會額外產(chǎn)生大量熱量，嚴重時發(fā)生火災(zāi)。

（2）諧波會導(dǎo)致某些電氣裝置無法正常運行。諧波能在電機上消耗額外的能力，還可能導(dǎo)致振動、發(fā)出噪聲以及出現(xiàn)電壓過高；增加變壓器、電容器、電纜等設(shè)備上產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致設(shè)備的絕緣出現(xiàn)老化、降低設(shè)備的使用壽命。用整流器給電動機供電會產(chǎn)生幅度比較大的電壓畸變。

（3）諧波可能導(dǎo)致配電網(wǎng)的部分地區(qū)發(fā)生諧振現(xiàn)象，放大了諧波，使得之前所述的損耗加重，增大了嚴重故障的發(fā)生幾率。集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)導(dǎo)致諧波電流在輸電線路上產(chǎn)生的熱量大于測量所得有效電流造成的預(yù)計發(fā)熱量。集膚效應(yīng)指的是輸電線路外部屏蔽了其內(nèi)部，從而導(dǎo)致電流集中在導(dǎo)線表面，導(dǎo)致輸電線路的電阻隨著電流頻率以及其本身直徑的增加而變大。鄰近效應(yīng)指的是輸電線路磁場導(dǎo)致相鄰導(dǎo)線內(nèi)部的電流分布產(chǎn)生畸變。采用三相四線制的輸電線路給單相負載提供電能時，過高的3次諧波電流會在整流器中產(chǎn)生大小相當于1.7倍相電流的中性線電流，導(dǎo)致其出現(xiàn)過負荷。

（4）諧波會導(dǎo)致繼電保護與自動裝置產(chǎn)生誤動作，比如自動準同期設(shè)備、音頻負荷控制設(shè)備、故障錄波設(shè)備、輸電線路的各種距離保護、縱聯(lián)差動保護、主變壓器的復(fù)合電壓起動過電流保護以及發(fā)電機的負序電流保護等。像變壓器合閘時的涌流這樣的暫態(tài)過程中，會產(chǎn)生幅值較大的諧波污染，更容易致使繼電保護和自動裝置的發(fā)生誤動作。此外那些比較依靠數(shù)據(jù)采樣的數(shù)字式繼電保護裝置及微機繼電保護裝置也十分容易受諧波分量的擾動。

3 治理主動類型配電網(wǎng)系統(tǒng)中諧波的措施

主動類型配電網(wǎng)系統(tǒng)中的諧波問題，在新型環(huán)保發(fā)電模式應(yīng)用逐漸廣泛的情況下變得更加突出。為了解決諧波方面的問題，技術(shù)人員也在積極的探索諧波問題的應(yīng)對措施，以期提升電網(wǎng)系統(tǒng)的整體質(zhì)量，現(xiàn)階段針對諧波問題出現(xiàn)了三種常見的處理方式。

3.1 手段治理措施

受端治理措施在實際的應(yīng)用之中主要是針對電氣設(shè)備所采取的治理措施，在實際的應(yīng)用之中，手段治理措施主要是通過相應(yīng)的技術(shù)，使原本受到諧波影響的電氣設(shè)備不在被諧波影響，最終實現(xiàn)保證電氣設(shè)備正常運行的目標，在運用階段主要有以下一些方法：

首先，可以在供電系統(tǒng)建設(shè)中以及運行階段，根據(jù)各個地區(qū)特點以及供電方式，選擇電壓等級數(shù)值較高、容量數(shù)值較高的系統(tǒng)節(jié)點。其次，造成供電系統(tǒng)之中諧波數(shù)值較高的因素比較多，其中還包括補償類型電容器方面的影響因素，針對這一情況應(yīng)對補償類型的電容器結(jié)構(gòu)進行改進，降低或者是消除補償類型電容器對于諧波產(chǎn)生的放大效果。第三，還行可以從電氣設(shè)備方面著手，強化電氣設(shè)備對于供電系統(tǒng)之中諧波的抵抗能力。第四，在對供電系統(tǒng)之中電氣設(shè)備實施保護的階段中，還要充分的認識到一些電氣設(shè)備的特殊性，并且對于這一部分的電氣設(shè)備在防護階段中要能根據(jù)這些設(shè)備的特點采取專門的保護措。

但是在使用手段治理技術(shù)的時候還要能充分的認識到，這種技術(shù)對于諧波的治理是一種被動類型的治理技術(shù)，并未主動類型配電網(wǎng)之中的諧波問題本身采取對策，沒有從根本上解決電網(wǎng)系統(tǒng)的中諧波問題所造成的影響，這也使得這種技術(shù)的應(yīng)用受到了限制。

3.2 主動治理

主動治理旨在通過采用比較高端的技術(shù)改進電力電子器件的控制方式，消除諧波源或者減弱其產(chǎn)生的諧波。主要有以下幾種方法：

首先，開發(fā)功率因數(shù)為1的變流器；其次，改變變流裝置的脈沖數(shù)、相數(shù)，采用移相的方法來減少其產(chǎn)生的諧波；第三，合理地配置諧波源，選擇適當?shù)墓ぷ髂Ｊ?。在區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)諧波源之間互補，對于互相有加強效果的諧波源實行分散與交替應(yīng)用，對于會產(chǎn)生大量諧波的工作模式進行適度的控制。第四，采用多重化技術(shù)。同時運用多個變流裝置或者采用多重化技術(shù)對電力電子裝置的多個波形進行疊加，來濾除某些次數(shù)的諧波，從而降低諧波含量；最后主動注入特定頻次的諧波分量，從而抵消該次諧波。

4 結(jié)束語

針對分布式電源引入諧波的情況，應(yīng)采用電力濾波器綜合配置的方法進行主動配電網(wǎng)諧波綜合治理。首先采用無源電力濾波器通過網(wǎng)絡(luò)固有節(jié)點法治理含量較多的諧波次數(shù)，然后分步逐個加入有源電力濾波器進一步改善濾波效果。

參考文獻

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