吳保龍 黃大偉

【摘要】在當(dāng)前我國電力行業(yè)發(fā)展的過程中，為了消除諧波的危害，我們就要將相關(guān)的科學(xué)理論應(yīng)用到其中，從而對電力系統(tǒng)諧波的影響進(jìn)行有效的控制，本文通過對諧波對電網(wǎng)系統(tǒng)的危害進(jìn)行簡要的介紹，討論了諧波控制或者消除的相關(guān)措施，以供參考。

【關(guān)鍵詞】補(bǔ)償電容；諧波；危害；控制消除

在當(dāng)前我市制硅工業(yè)發(fā)展的過程中，我黑河供電區(qū)供電量也不斷的增長，從而滿足了我市制硅工業(yè)發(fā)展的相關(guān)需求。而該電網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，其電壓和電流的波形出現(xiàn)了相關(guān)的變化，從而產(chǎn)生了電網(wǎng)諧波，這不僅對電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全運(yùn)作有著一定的影響，還存了電力資源的大量損失，因此為了保障電力資源供應(yīng)的質(zhì)量，我們就要將補(bǔ)償電容投入在其中，從而對諧波進(jìn)行有效的控制，以確保電力系統(tǒng)和設(shè)備的正常運(yùn)行。

一、諧波對電網(wǎng)的危害

從當(dāng)前我市的供電現(xiàn)狀進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)諧波對電網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備有著十分嚴(yán)重的危害，而所謂的諧波主要是由于電力系統(tǒng)在使用時，電壓和電流的波形發(fā)生變化，使得電力供應(yīng)無法達(dá)到影響的狀態(tài)而造成的。這對電網(wǎng)系統(tǒng)的有著十分嚴(yán)重的影響，其中主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，如果諧波電流出現(xiàn)在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的磁場當(dāng)中，那么就會和電機(jī)磁場相互作用，從而使得電機(jī)的振動，就很可能會給電機(jī)設(shè)備造成一定的損壞，有時還會出現(xiàn)安全事故，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來巨大的損失。

（二）電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，無功補(bǔ)償電容所構(gòu)成的電容回路，很容易使得電力系統(tǒng)中的諧波電流出現(xiàn)放大的作用，這就導(dǎo)致諧波的危害程度進(jìn)一步的加劇，從而對電力系統(tǒng)和設(shè)備的使用有著許多不利的影響。

（三）諧波的產(chǎn)生也容易導(dǎo)致電力系統(tǒng)中相關(guān)的電氣設(shè)備（比如繼電保護(hù)裝置、自動控制系統(tǒng)等）出現(xiàn)故障，從而使得電力系統(tǒng)發(fā)生的故障問題的時候，人們無法對其進(jìn)行及時的處理，進(jìn)而給人們的生命財產(chǎn)安全帶來巨大的損失。

（四）諧波的出現(xiàn)也會對測量儀表中的精確度有著極為嚴(yán)重的影響，使得人們無法對相關(guān)的線路信息進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。

由此可見，電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中諧波的危害嚴(yán)重，它不僅對電力資源的生產(chǎn)、運(yùn)輸有著一定的影響，還造成了電力資源的大量浪費(fèi)，給人們的生活和生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

二、諧波來源

1、中頻爐、電弧爐等設(shè)備是該地區(qū)諧波的主要來源。根據(jù)我市電力事業(yè)發(fā)展的實際情況來看，由于我市的制硅工藝十分的發(fā)達(dá)，因此對電力資源的需求也在逐漸的增大，其中在加上中頻爐和電弧爐的頻繁使用，這就使得電力負(fù)荷在不斷的加重，而且因為電弧爐在使用的過程中，是采用電極材料而產(chǎn)生的電話熔煉原料，所以這就使得電弧爐在使用的過程中，出現(xiàn)波形不規(guī)則的電流，這就使得諧波的大量產(chǎn)生，進(jìn)而對整個地區(qū)的電流系統(tǒng)有著不利的影響。可見，在該區(qū)域中中頻爐和電弧爐設(shè)備的使用是造成諧波產(chǎn)生的主要原因。

2、用戶變壓器群是該地區(qū)諧波的重要來源。一般情況下，三相變壓器由于鐵芯為“日”形狀，中相比邊相要短一半，因此，三個磁路的不對稱引起變壓器勵磁電流中含有諧波分量。所以當(dāng)對空載三相變壓器加電壓激勵時，即使受電側(cè)沒有零序電流通路（中性點(diǎn)不接地或三角形接線），勵磁電流中也會有諧波分量。雖然在實際運(yùn)行時，這個諧波分量很小，但由于變壓器繞組接法以及各繞組和電網(wǎng)各相的連接統(tǒng)一規(guī)定時，則各臺變壓器勵磁電流里的同次諧波彼此疊加，形成了電網(wǎng)中諧波的又一重要來源。例如，在絕大多數(shù)配變中，都是Y，yn 接線，變壓器的中間的鐵柱對應(yīng)的線圈即中相接的都是B相，這樣的統(tǒng)一接法，就為3、5、7等次諧波提供了一個分別互相疊加的條件。在工業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有220KV愛輝變35kV線路四條，累計負(fù)荷100MW。110KV園區(qū)變10kV線路7條，累計負(fù)荷65MW.如此龐大的用戶變?nèi)河殖蔀榱酥C波的又一個重要來源。

3、諧波的其他來源。事實上，諧波還有其他的來源，各類生產(chǎn)用電如電鍍、電泵等，生活用電中如電視機(jī)、電腦、熒光燈等采用開關(guān)電源或其他電力電子技術(shù)的裝置，單獨(dú)來看，所產(chǎn)生的諧波非常微小，但是由于其數(shù)量的極其龐大，也是不可忽視的一部分。

三、諧波治理

根據(jù)GB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定，在0.4kV/10kV/35kV時，電網(wǎng)諧波電壓諧波占有率分別不得大于4%/3.2%/1.2%.很顯然，在我供電區(qū)，電網(wǎng)已經(jīng)嚴(yán)重“污染”了。針對以上情況，為減少諧波產(chǎn)生的機(jī)會、減小諧波對對電網(wǎng)的危害，我們提出下列建議：

1.針對諧波源進(jìn)行治理。按“誰干擾，誰污染，誰治理”的原則，進(jìn)行諧波源當(dāng)?shù)刂卫怼＜磳τ诋a(chǎn)生大量諧波的用戶，在用戶變的低壓側(cè)加裝濾波裝置。根據(jù)裝置的原理不同，可分為無源電力濾波器（PPF）和有源電力濾波器（APF）。

無源電力濾波器利用電容、電感諧振的原理"吸收"阻止相應(yīng)次諧波，從而保證電壓畸變率處在較低水平。一般根據(jù)需要吸收的諧波次數(shù)，設(shè)置合適的LC參數(shù)，分別設(shè)置濾波裝置。

工業(yè)園區(qū)已有用戶裝設(shè)了此類無源濾波補(bǔ)償裝置。裝設(shè)5、7次濾波裝置，采用可控硅自動投切，在濾除諧波的同時，對無功也進(jìn)行了補(bǔ)償。但此類無源裝置不能滿足對無功功率和諧波進(jìn)行快速動態(tài)補(bǔ)償?shù)囊?。同時還要注意不能在濾除某次諧波時，LC參數(shù)恰好是另一個諧波的諧振參數(shù)，而使此諧波放大。

2.改變部分運(yùn)行、接線方式，減小諧波的產(chǎn)生、疊加、放大、產(chǎn)生危害的機(jī)會。增加電網(wǎng)的短路容量、提高電氣設(shè)備的短路比，來降低諧波對同一電網(wǎng)上其他設(shè)備的影響。加強(qiáng)運(yùn)行時的實時控制，避免輕負(fù)荷、高電壓的運(yùn)行狀態(tài)，以減少諧波電壓過高對系統(tǒng)電器設(shè)備的影響。

3.在設(shè)計中注意避開諧波產(chǎn)生諧振的機(jī)會，減小帶來的影響。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/T 16-923.3.10“為控制各類非線性用電設(shè)備所產(chǎn)生的諧波引起的電網(wǎng)電壓正弦波形畸變在合理范圍內(nèi)，宜采限下列措施：各類大功率非線性用電設(shè)備變壓器的受電電壓有多種可供選擇時，如選用較低電壓不能符合要求，宜選用較高電壓?！币簿褪侵蓄l爐等大功率非線性用電設(shè)備在選型時，盡量選擇較高電壓。

四、結(jié)束語

由此可見，在我國電力行業(yè)發(fā)展的過程中，諧波的影響和危害對電力系統(tǒng)和設(shè)備的正常使用有著極大的影響，這不僅給電力資源的產(chǎn)生和供應(yīng)帶來了巨大的影響，還對造成了電能的大量損失，有時甚至還會出現(xiàn)相關(guān)的安全事故，危害人們的生命財產(chǎn)安全，因此我們就要采用相關(guān)的技術(shù)手段來對諧波進(jìn)行質(zhì)量，減少諧波對電力系統(tǒng)的危害。

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作者簡介

吳保龍（1982-），男，2007年畢業(yè)于東北電力大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，就職黑河供電公司調(diào)控中心

黃大偉、男、1979年3月7日、2006年7月、畢業(yè)于東北電力大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)、就職黑河維科銳電力有限責(zé)任公司 、職務(wù)：生產(chǎn)部專工