低壓配電網(wǎng)諧波對網(wǎng)損的影響及對策研究

李鑫

摘要：電力系統(tǒng)應(yīng)用諧波的歷史已經(jīng)非常久遠，但是隨著時代的發(fā)展與進步，社會經(jīng)濟水平在很大程度上得到了提高，人們的生活需求也處于不斷增長的狀態(tài)，與此同時，諧波在電力系統(tǒng)中的地位逐漸被諧波源所取代，就目前我國網(wǎng)損的狀態(tài)來說低壓配電所產(chǎn)生的網(wǎng)損為其中的主要組成部分，基于此，諧波不僅會影響到供電的質(zhì)量，還會造成較大的電網(wǎng)損耗。文章對此進行分析，希望對相關(guān)人員有所幫助。

Abstract： The history of the application of harmonics in power systems has been very long， but with the development and progress of the times， the socio-economic level has been improved to a large extent， and people's life needs are also in a state of continuous growth. At the same time， the position of harmonics in the power system is gradually replaced by harmonic sources. As far as the current state of China's network loss is concerned， the network loss generated by low-voltage power distribution is the main component. Based on this， harmonics will not only affect ?the quality of the power supply， but also cause large power grid losses. This article analyzes this and hopes to be helpful to relevant personnel.

關(guān)鍵詞：低壓配電;諧波;網(wǎng)損;對策

Key words： low-voltage power distribution;harmonics;network loss;countermeasures

中圖分類號：TM711 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）24-0247-02

0 ?引言

在時代不斷發(fā)展的過程中，時代打開了科技信息的大門，我國的科技電子水平也在提升，與此同時，在電力設(shè)備應(yīng)用這方面也增加了許多的非線性負荷設(shè)備，并且種類也在不斷的增加，從客觀的角度來說，正是由于這些非線性負荷設(shè)備使諧波大幅度增加，諧波會在很大程度上影響供電系統(tǒng)以及用電用戶的電氣設(shè)備，將會帶來不可彌補的損失與消耗。

1 ?低壓配電網(wǎng)諧波對網(wǎng)損的影響

根據(jù)實踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在電力系統(tǒng)中，為了滿足時代發(fā)展的需求，在電子技術(shù)不斷提升的狀態(tài)之下涌現(xiàn)出了大量的電子負荷設(shè)備，正是由于這些設(shè)備的存在，就會產(chǎn)生不同頻率的諧波，從而導(dǎo)致電流出現(xiàn)畸化的狀態(tài)，除此之外，由于諧波對于電力系統(tǒng)的損害屬于一種慢性病，需要經(jīng)過長時間才能夠逐漸的凸顯出來，同時也正由于此，大多數(shù)居民以及單位并沒有意識到諧波對電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的負面影響，基于此，在日常的應(yīng)用過程中，并沒有采取具有針對性的措施來減少諧波對電力系統(tǒng)的侵害。一般情況下，諧波對于電力系統(tǒng)的影響主要包括以下幾個方面：

首先大量諧波的出現(xiàn)會對電氣設(shè)備帶來嚴重的負面影響，縮短使用壽命，降低使用質(zhì)量，根據(jù)實踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，諧波是損害電氣設(shè)備的主要原因之一，甚至當諧波放大時，會產(chǎn)生過電壓的現(xiàn)象，這就極易導(dǎo)致電力爆炸，除此之外，旋轉(zhuǎn)電機的使用壽命也會受到諧波的影響，由于受到臨近效應(yīng)的影響，當導(dǎo)線的頻率升高使，導(dǎo)線的電阻也會隨之增大，從而電阻產(chǎn)生的熱量增加，形成不斷的惡性循環(huán);其次諧波還會在很大程度上增加導(dǎo)線的損耗，當諧波通過輸電線路以后就會產(chǎn)生較大的電阻，消耗電能，生成多余的熱量，長期處于該狀態(tài)的書店導(dǎo)線就會出現(xiàn)嚴重的發(fā)熱老化現(xiàn)象，在很大程度上增加電氣事故發(fā)生的概率，另外，諧波還會增加供電系統(tǒng)中變壓器的損耗，對于電力設(shè)備來說，變壓器是其中的重要組成部分，由于變壓器的數(shù)量極多并且分布廣泛，因此變壓器還是諧波產(chǎn)生的源頭與中間環(huán)節(jié)，諧波的產(chǎn)生會使變壓器出現(xiàn)過熱、增大噪聲的現(xiàn)象，在這樣長期的運行狀態(tài)之下，難免會出現(xiàn)一定程度的損耗，但是近些年來，變壓器作為電力系統(tǒng)的基本設(shè)置，已經(jīng)逐漸的開始允許在充滿的諧波環(huán)境之下運行;最后諧波還會在很大程度上影響電力表數(shù)值的準確程度，電力表數(shù)據(jù)是對電網(wǎng)進行經(jīng)濟計算的主要數(shù)據(jù)，其不僅能夠直接的反應(yīng)出電力系統(tǒng)的運行情況，還是電力部門的主要經(jīng)濟保障。

2 ?治理諧波的相關(guān)措施

2.1 諧波濾波技術(shù)

以目前我國的科技狀態(tài)來說，在電力企業(yè)中為了能夠降低諧波所帶來負面影響的主要方式就是利用濾波器，從客觀的角度來說，濾波器分為有源以及無源兩種，兩種濾波器最大的區(qū)別就在于有源濾波器能夠?qū)σ欢l率范圍內(nèi)的諧波進行監(jiān)督管理，并且還可以進行具有針對性的補償操作，但是應(yīng)用價格昂貴，對于小型企業(yè)或者是普通居民來說，有點小題大做，然而無源濾波器的功能比較單一，只能夠?qū)δ骋活l率的諧波進行監(jiān)督管理。

2.1.1 無源濾波器

無源濾波器是工業(yè)上最常用來抑制波形畸變的一種主要方式，其工作原理就在于在調(diào)諧頻率處存在一部分阻抗，在所通過的電流中，只有符合該頻率的電流才能夠通過，無源濾波器主要分為單調(diào)諧濾波器與高通濾波器這兩種，其中單調(diào)諧波濾波器能夠為固定頻率的諧波電流提供通路，適用范圍比較狹窄，然而高通諧波濾波器則能夠為設(shè)定范圍內(nèi)的頻率電路提供通路，根據(jù)大量的實踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前無源濾波器在工業(yè)上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是其濾波的效果并不是非常的明顯。

在使用濾波器的過程中需要注意的是每一個濾波器都能夠為一定數(shù)量的設(shè)備提供無功補償，另外在使用高通濾波器時，應(yīng)適當?shù)脑O(shè)置較低的截止頻率，通過這樣的方式能夠在很大程度上過濾大量的高階段諧波，通常情況下，為了能夠使濾波器的作用達到理想中的效果，在實際的應(yīng)用過程中要根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的情況進行具有針對性的組合，從而使濾波器的應(yīng)用能夠達到組合優(yōu)化的狀態(tài)，實現(xiàn)濾波器的最大價值。

2.1.2 有源濾波器

從歷史的角度來說，有源濾波器的快速發(fā)展是在電機進行技術(shù)革命以后，最初的形式為分離的模擬裝置，之后發(fā)展成為數(shù)字裝置以及微處理器，實現(xiàn)了信息技術(shù)與智能化控制的綜合，目前已經(jīng)發(fā)展成為可以進行編輯的邏輯器件，與此同時，正是由于這些科學技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，才使同時補償供應(yīng)大量的諧波電流成為可能。

有源濾波器除了能夠?qū)σ欢ǚ秶l率的諧波提供電流之外，還能夠?qū)︻l率發(fā)生變化的諧波進行追蹤與監(jiān)督管理，在檢測過程中如果發(fā)現(xiàn)了任何具有畸形變化的諧波，可以迅速的對畸變的諧波進行補償，從而抵消電網(wǎng)中的諧波，保證諧波處于無畸變的狀態(tài)，與無源濾波器相比較之下，有源濾波器能夠同時對多次的諧波進行檢測管理，在很大程度上提升了工作的效率與質(zhì)量。就目前我國的企業(yè)發(fā)展狀態(tài)來說，有源濾波器的應(yīng)用還處于比較少的狀態(tài)，主要是由于市場上現(xiàn)有源濾波器的價格偏高，但是隨著時代的不斷發(fā)展與進步，有源濾波器的價格一定會有所下降，并且其種類與作用也將會越來越多元化。

2.2 降低諧波發(fā)生畸變的有效方式

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是消除諧波的主要方式之一，其主要是通過觀察分析向識別系統(tǒng)注入出現(xiàn)畸形諧波較多的用戶信息，對其進行深入的探究與分析。對于普通住宅來說，比較經(jīng)濟合適的方式就是通過相同的電路對電力負荷進行二次的承載，除此之外，經(jīng)過大量的實踐發(fā)展，在饋電線之間設(shè)置較大的諧波源能夠有效的減少由于該條線路產(chǎn)生的諧波所產(chǎn)生的電壓降。除此之外，如果在不考慮濾波器的前提下，可以將電路中的負載混合布置在同一條饋線上，通過這種方式能夠有效的減少諧波出現(xiàn)畸變的現(xiàn)象，但是需要注意的是，該種方式并不適用與所有的情況，如果當線性負載中具有大量靈敏的電子設(shè)備時，應(yīng)用該種方式可能達不到理想中的效果，甚至還會對電子設(shè)備的工作造成一定的影響。

2.2.2 對相位進行平衡

就目前我國社會用電情況來說，大多數(shù)商戶以及居民都是采用TN-S或者TN-C-S的方式進行供電，基于此，大部分電力公司都是采用單相變壓器的方式對居民以及商戶供電，單相變壓器雖然具有其特有的優(yōu)勢，但是在實際的應(yīng)用過程中，單相負載會導(dǎo)致三相導(dǎo)線的負載出現(xiàn)不平衡的狀態(tài)，甚至是導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，也就無法滿足日常的供電需求。電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象在配電終端的表現(xiàn)最為明顯，如果長期處于電壓不平衡的狀態(tài)，甚至還會出現(xiàn)偶次與非特性諧波，如果使用不平穩(wěn)的電壓對電氣設(shè)備就會使設(shè)備的電動機出現(xiàn)負序電路的現(xiàn)象。大多數(shù)電動機對于相電壓的狀態(tài)都處于比較敏感的狀態(tài)，尤其是在空調(diào)設(shè)備中，電動機更容易受到相電壓的影響，這是由于在空調(diào)制冷的過程中，空調(diào)設(shè)備的電流密度會在很大程度上增大，這也是整體電流的密度增大。

2.3 居民與商業(yè)用電的諧波治理方案

由于居民與商業(yè)用電具有用電時間集中、用電季節(jié)性明顯的特點，在對居民與商業(yè)用電所產(chǎn)生諧波的治理過程中可以從三個方面開始入手。首先在設(shè)計這方面，要進行合理的用電規(guī)劃，并且在進行配網(wǎng)設(shè)計的過程中要盡可能的對配網(wǎng)的負載情況與諧波進行全面的分析與探究，掌握其中的信息，在低壓配網(wǎng)系統(tǒng)中，可以將產(chǎn)生諧波的電氣設(shè)備都連接在同一條母線上，從而利用諧波的互補作用來消除諧波所帶來的負面影響，除此之外，就變壓器這方面來說，為了避免變壓器在工作的過程中出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，可以使用K因數(shù)的變壓器，從而降低由于諧波所產(chǎn)生的額外消耗，除此之外需要注意的是，在三相系統(tǒng)中，如果三相負荷工具相等的話并不代表著三相平衡，這是由于電力負荷本身就可能導(dǎo)致出現(xiàn)三相不平衡與非線性，基于此，在進行居民與商戶的配電設(shè)計時，除了要考慮三相平衡的配電設(shè)施之外還要考慮其他具有負荷性質(zhì)的用電設(shè)備。

其次在管理這方面，對諧波進行管理需要進行大量的投資，在對諧波進行區(qū)分的過程中，除了要依靠電力部門之外，還需要其他部分相互協(xié)助，共同發(fā)展與進步，解決供電過程中存在的問題。從客觀的角度來說，諧波治理是一種綜合性的治理方式，并且這對于改善供電公司供電質(zhì)量來說具有至關(guān)重要的作用。然而在實際的應(yīng)用過程中，大多數(shù)居民以及電力用戶并不能夠理解諧波對于電力設(shè)備與供電系統(tǒng)的負面影響，甚至認為這都是供電公司設(shè)備的問題，與居民的日常電力使用習慣并沒有關(guān)系，基于此，為了能夠盡可能的降低諧波對電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的負面影響，一定要加強關(guān)于諧波的危害與重要性宣傳，使用戶能夠意識到諧波的重要性，并且還可以根據(jù)不同的居民用電習慣制定出具有針對性的諧波控制方案。

能夠有效防治諧波的主要方式就是有兩種，分別是預(yù)防型以及補救性這兩種，對于居住類型的用電來說，一般都是采用補救型的技術(shù)措施，在實際的應(yīng)用過程中主要使用濾波器進行電壓的補救。另外，在對居民這方面進行補救措施的過程中需要注意的是，為了避免居住用戶的分攤過多的資金，在選擇設(shè)備時要盡可能選擇價位比較合適的設(shè)備。

3 ?結(jié)束語

總而言之，諧波對于用電設(shè)備以及供電系統(tǒng)的負面影響是巨大的，但是卻只能夠通過長時間的損耗才能夠體現(xiàn)出來，然而大多數(shù)居民以及用電人群認為解決諧波所帶來的負面影響是供電公司的責任，并且產(chǎn)生諧波的主要原因也在于供電公司，在這樣的狀態(tài)之下，才使我國諧波的改善一直處于低水平狀態(tài)?；诖耍诓粩嗵嵘钄嘀C波電力技術(shù)水平的同時，還要著重加大對諧波的宣傳，使使用群體都能夠意識到諧波的重要性以及處理諧波的必要性。

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