用戶諧波對電能計量的影響和抑制

李德新

摘? 要：電能計量會受到諧波的影響，不僅會降低電能計量的精準度，還會對電能質量造成污染。因此，為了提高電能計量工作的水平，要及時找到諧波的源頭，在電能計量設備上采用消諧裝置，創(chuàng)新現(xiàn)有的電能計量方式，以減少諧波對電能計量造成的影響。該文就用戶諧波對電能計量的影響進行研究，以期提升電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

關鍵詞：用戶諧波源;電能計量;影響和抑制

中圖分類號：TM93? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

隨著我國電子行業(yè)發(fā)展水平的提升，人們對電能計量的重視度也在逐漸提升。因此，在進行電能計量時，要減少電弧煉鋼爐、電力電子頻調對電網(wǎng)運行造成的影響，對電網(wǎng)進行干擾，避免電網(wǎng)出現(xiàn)畸變。另外，當電網(wǎng)中諧波數(shù)量超過規(guī)定標準時，電能的正常供應就會受到影響，嚴重的甚至還會污染電力。

1 電力計量的現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的提升，人們對電力計量的重視度也在逐漸提高，電網(wǎng)覆蓋范圍逐漸擴大，電子技術發(fā)展水平也隨之提升，大量電力電子調頻等加入到電網(wǎng)中，這種情況在一定程度上加大了對電網(wǎng)的負荷，對電網(wǎng)正常運行造成了非常大的干擾，電網(wǎng)正常運行受到干擾之后， 電網(wǎng)的正弦波形的單一性就會受到影響，當正弦波是基波的整數(shù)倍時，就會產(chǎn)生諧波，諧波就是正弦波分量，當電網(wǎng)中諧波數(shù)量超過一定數(shù)量時，電網(wǎng)的正常運行就會受到影響。電網(wǎng)在對用戶進行供電時，采用的供電方式一般為三相正序正弦波形，電網(wǎng)運行過程中用戶會產(chǎn)生諧波源，諧波源會寄生在電能的正弦基波上，一般這些諧波都是高次諧波，高次諧波對電能造成的影響非常大，嚴重的甚至還會對供電設備的運行造成影響。因此，在進行電能計量時，要采用電能計量裝置對電網(wǎng)諧波進行檢測，并且在這個過程中還要對檢測數(shù)據(jù)進行計量，以保障電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性不會受到影響，在電網(wǎng)運行時，一旦電力受到諧波的影響，電能的質量就會下降，為了保障電力正常供應不會受到影響，就要對用戶諧波進行有效的抑制，避免出現(xiàn)電力資源浪費的情況。

電網(wǎng)運行時如果受到諧波的影響，就會增加電網(wǎng)運行事故出現(xiàn)的概率。因此，必須要采取一定的防御措施，防御措施沒有做到位的話，電能計量值就會降低，電網(wǎng)就會出現(xiàn)斷電的情況，一旦出現(xiàn)這種情況，電力設備就會受損。當電網(wǎng)的計量值低于實際電網(wǎng)，就會降低電網(wǎng)運行的經(jīng)濟效益。近幾年我國很多冶煉化工廠紛紛遷至內(nèi)地，這種情況不僅會給內(nèi)地電網(wǎng)造成污染，甚至還會增加電線的損耗，給用電客戶和供電企業(yè)的正常運行造成嚴重的影響。基于這一原因，必須要對電網(wǎng)進行嚴格的監(jiān)控，對諧波進行重點監(jiān)控，并且針對諧波出現(xiàn)的原因制定科學的解決措施，并采取科學的電力計量方式，有效提升電能的質量，避免出現(xiàn)電能流失情況。

2 用戶諧波對電能計量造成的影響

在對電網(wǎng)線損進行計量時，可以發(fā)現(xiàn)我國部分供電局的線損已經(jīng)高達27%，這種情況給電網(wǎng)正常供電造成了阻礙，嚴重的還會導致部分地區(qū)出現(xiàn)斷電的情況。在對出現(xiàn)線損電網(wǎng)的電力用戶進行排查時，可以發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)出現(xiàn)線損異常情況的主要集中在部分冶煉用戶上，在對冶煉用戶的電量計量裝置進行檢查時，可以發(fā)現(xiàn)計量裝置并不存在竊電的情況。計量裝置的計量互感器沒有出現(xiàn)接線異常的問題，計量表沒有出現(xiàn)異常的情況，在對計量表進行檢驗時，可以發(fā)現(xiàn)計量表沒有誤差，其二次電流和電壓均處于正常狀態(tài)，經(jīng)過排查之后可以發(fā)現(xiàn)是由于機電式無功電能表和有功電能表達到了更換器，在更換電能表之后，冶煉企業(yè)的電能計量誤差恢復正常。

3 用戶諧波對電能計量造成影響原因

對用戶所產(chǎn)生的諧波進行分析，電壓總畸變率超標，3次電壓諧波以及3次、5次等高次電流諧波超標。這是影響電能計量的主要原因，按50 Hz設計的電能表不能有效對高次諧波特別是正向諧波分量進行有效計量，而負向脈沖分量則會抵消相應的基波分量，全電子式電能表將負載（諧波源）消耗的基波有功電能和諧波源向電網(wǎng)返送的諧波有功電能（被污染的電能）進行了代數(shù)相加，使得記錄的能量比負載消耗的基波有功電能量還要小，這是全電子式電能表計量原理上的不足之處。

4 減少用戶諧波對電能計量造成的影響的措施

為了防止電能計量誤差和防止諧波污染電網(wǎng)，采用3種方式進行治理。1）要求煉鋼廠加裝靜止無功補償裝置利用快速可變的電抗或電容，改善電能質量、限制過電壓和增加系統(tǒng)阻力等，防止諧波進入電網(wǎng)。2）改三相三線為三相四線計量方式，降低負序誤差。3）采用三相四線基波電能表計量，濾除高次諧波對電源基波的干擾。經(jīng)過對煉鋼廠的諧波改造，該條線路的線損立即降至10%以下。

5 用戶諧波影響電能計量的誤差原理

電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生對于電能計量很容易產(chǎn)生相應的影響，電能計量偏差具體成因如下：在正常的工作狀態(tài)下，電網(wǎng)電壓與電流的構成形式為120°的相位差正弦波，1個設備的電能參數(shù)的構成要素有很多，如基波電壓與電流、負序電壓與電流、諧波電壓及電流、基波以及諧波功率等?，F(xiàn)在我國冶金化學行業(yè)在不斷發(fā)展，同時家用電器設備數(shù)量越來越多，同時也對于供電以及計量穩(wěn)定性提出了更高的要求，因而無法避免，電網(wǎng)非線性負荷與沖擊性負荷也在不斷增加，其中電力機車與電解設備以及電弧設備、軋鋼設備都是重要的原因，在電網(wǎng)系統(tǒng)的運行過程中，直接在電壓電流正弦波上疊加了諧波與負序脈沖，即會使電壓與電流產(chǎn)生畸變問題，轉化為高次諧波的正弦載波。在這種情況下，諧波與負序脈沖即會對電網(wǎng)的運行造成影響，從而對于用戶的用戶設備造成一定的干擾，在嚴重時甚至會造成用電器損壞。

經(jīng)過一定的實地填街塞巷，針對多個廠家生產(chǎn)的電能表進行對比，并加入了有諧波源用戶計量因素，分析了相應的計量數(shù)據(jù)，得到結論，基波電能表與普通的電子電能表相比，其可能會多計用電量6%左右。因而為了提高計量準確度，即在會產(chǎn)生諧波源的用戶端進行了設備改造升級，改換為基波電能表，從而有效地減少電能損失。與此同時，該單位也向計量中心下達變電站電能質量監(jiān)測方面的相關指標，將諧波源用戶進行必要的監(jiān)測也已經(jīng)成為了日常的工作，對于部分諧波超標問題較為嚴重的用戶，則責令進行必要的整改與治理。對于新上或改擴建過程中，未來可能會產(chǎn)生諧波的用戶，則需要將諧波治理方法納入到審查方案設計當中，待驗收合格后方可運行。經(jīng)由以上措施的采用，電能計量精度得到了有效地提升，保證了供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。隨著技術的發(fā)展與成熟，諧波問題也將會得到進一步解決。

6 結語

綜上所述，在進行電能計量時，要明確用戶諧波點對電能計量造成的影響，找到諧波源，并采取針對性的措施，以便減少電能計量時出現(xiàn)的偏差。另外，還要創(chuàng)新現(xiàn)有的電能計量方式，以避免諧波對電網(wǎng)造成污染，對諧波進行實時檢測，一旦諧波量超過規(guī)定的標準，就要及時采取措施對諧波進行過濾處理，以保障正常供電不會受到影響。

參考文獻

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