【摘 要】本文筆者主要闡述了電力電力諧波的危害和抑制諧波的技術(shù)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電力諧波 危害 抑制技術(shù)

一、前言

隨著微電子技術(shù)集成度的提高，微電子器件工作電壓變得更低，耐壓水平也相對(duì)更低，更易受外界電磁場(chǎng)干擾而導(dǎo)致控制單元損壞或失靈。受諧波電流污染的公用電源，輕者干擾設(shè)備正常運(yùn)行，影響人們的正常生活，重者致使工業(yè)上的大型生產(chǎn)線、系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓，會(huì)造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

二、電力諧波的危害

電力諧波的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）引起供電電壓畸變。

（二）增加用電設(shè)備消耗的功率，降低系統(tǒng)的功率因數(shù)。

（三）增加了輸電線路的損耗，縮短了輸電線壽命。

（四）增加變壓器損耗。諧波使變壓器銅耗增大，其中包括電阻損耗、導(dǎo)體中的渦流損耗和導(dǎo)體外部因漏通而引起的雜散損耗。同時(shí)也使鐵耗增加。

（五）對(duì)電容器的影響。諧波對(duì)電容器的危害是通過(guò)電效應(yīng)、熱效應(yīng)和諧振引起諧波電流放大。

（六）造成繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置工作紊亂。諧波改變繼電器的工作特性，這與繼電器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和原理有關(guān)。當(dāng)有諧波畸變時(shí)，依靠采樣數(shù)據(jù)或過(guò)零工作的數(shù)字繼電器容易產(chǎn)生誤差。諧波對(duì)過(guò)電流、欠電壓、距離、頻率繼電器等均會(huì)引起誤動(dòng)、拒動(dòng)、保護(hù)裝置失靈或動(dòng)作不穩(wěn)定。

（七）增加感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的損耗，使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的諧波電流頻率接近某零件固有頻率時(shí)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，發(fā)出噪聲。

（八）造成換流裝置不能正常工作。當(dāng)換流裝置的容量達(dá)到電網(wǎng)短路容量的1/3.1/2或以上時(shí)，或者雖未達(dá)到此值而電網(wǎng)參數(shù)易引起較低次諧波次數(shù)（第2次至第9次）的諧波諧振時(shí)，交流電網(wǎng)電壓畸變可能引起常規(guī)控制角的觸發(fā)脈沖間隔不等，并通過(guò)正反饋而放大系統(tǒng)的電壓畸變，使整流器工作不穩(wěn)定，對(duì)逆變器可能發(fā)生連續(xù)的換相失敗而無(wú)法工作。

（九）引起電力計(jì)量誤差。用戶(hù)為線性用戶(hù)時(shí)，諧波潮流主要由系統(tǒng)注入線性用戶(hù)，電能表計(jì)量的是該用戶(hù)吸收的基波電能和部分或全部諧波電能，計(jì)量值大于基波電能，線性用戶(hù)不但要多交電費(fèi)，還要受到諧波破壞。用戶(hù)為非線性用戶(hù)時(shí)，用戶(hù)除了自身消耗部分諧波，還向電網(wǎng)輸送諧波，電能表計(jì)量電能時(shí)基波電能和扣除這部分諧波電能的部分和或全部和，計(jì)量值小于基波電能。因此，非線性用戶(hù)（諧波源）不僅污染電網(wǎng)，還少交了電費(fèi)。

（十）干擾通信系統(tǒng)。諧波通過(guò)電容禍合、電磁感應(yīng)、電氣傳導(dǎo)對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，如損害通話清晰度、引起危害過(guò)電壓等。

（十一）對(duì)其它設(shè)備影響。諧波還會(huì)對(duì)以下設(shè)備產(chǎn)生影響：使斷路器斷弧困難，斷路器開(kāi)斷能力降低；引起避雷器諧波過(guò)電壓而損害；延遲或阻礙消弧線圈滅弧作用；電壓互感器由于諧振而損害；增大中性線電流；電視機(jī)圖像變壞、翻滾：收音機(jī)引起雜音；微機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、自動(dòng)錄波系統(tǒng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、誤動(dòng)、誤顯示和波形異常等。

三、電力諧波抑制技術(shù)

（一）整機(jī)電源需留有較大貯備量。為了使測(cè)量、控制裝置能滿(mǎn)足負(fù)載較大變化范圍，因此在設(shè)計(jì)整機(jī)電源時(shí)，可給予較大貯備量，一般選取0.5～1倍余量；

（二）對(duì)干擾大的設(shè)備與測(cè)控裝置采用不同相線供電。因?yàn)闇y(cè)量、控制裝置的許多干擾是由電源線竄入的，因此在規(guī)劃供電線路時(shí)，對(duì)干擾大的設(shè)備與測(cè)控裝置采用不同相線供電；

（三）分開(kāi)測(cè)量、控制裝置的供電與動(dòng)力裝置的供電。因?yàn)閯?dòng)力裝置的負(fù)荷變動(dòng)大，測(cè)量、控制、微機(jī)及電視機(jī)的負(fù)荷小，動(dòng)力裝置產(chǎn)生的干擾大，供電電源分開(kāi)后，測(cè)量、控制、微機(jī)及電視機(jī)的電源與動(dòng)力裝置的電源相互隔離，可以大大減少通過(guò)電源線的干擾。

（四）開(kāi)關(guān)電源干擾的抑制技術(shù)。一般采用的辦法是：電源濾波、屏蔽及減少開(kāi)關(guān)電源本身干擾能量。采用電源濾波器，電源濾波器可以阻止電網(wǎng)中的干擾進(jìn)入開(kāi)關(guān)電源，也可以阻止開(kāi)關(guān)電源的干擾進(jìn)入電網(wǎng)。屏蔽技術(shù)可以有效地防止向外輻射干擾。減少開(kāi)關(guān)電源本身干擾，利用改善線圈繞制工藝，確保繞組之間緊密耦合，以減少變壓器漏感。還可以在高頻整流二極管上串入可飽和磁芯線圈，利用流過(guò)反向電流時(shí)，因磁芯不飽和而產(chǎn)生的較大電勢(shì)阻止反向電流上升。

（五）變壓器空載合閘涌流抑止方法。根據(jù)方程Φ1=-Φmcos（ωt+α）=Φmsinωt，如果合閘時(shí)，α=90（即U1=U1m便合閘），則：Φ1=-Φmcos（ωt+α）=Φmsinωt沒(méi)有暫態(tài)分量，合閘后磁通立即進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，理論上可以避免沖擊涌流過(guò)程。

（六）抑制單相電容器組開(kāi)斷瞬態(tài)過(guò)電壓方法。如果采用選相斷路器投切電容器，則可以消除或大大降低投切電容器產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓，從而使接在母線上的電力電子調(diào)速系統(tǒng)可以穩(wěn)定地工作，接在母線上的其余設(shè)備也可不受過(guò)電壓干擾的影響。

（七）抑制電壓互感器鐵磁諧振方法。其方法是要使它脫離諧振區(qū)，采用中性點(diǎn)不接地的電壓互感器或采用電容分壓器可以從根本上避免鐵磁諧振。

（八）抑止整流和逆變產(chǎn)生的電力諧波。1.在變頻器前加裝電源濾波器。一種成本比較低的方法是在電源側(cè)加裝三只680μf250VAC的電容，（分別接在L-N上）這種方法可使電磁干擾電流降至原來(lái)的1/10，效果較明顯；2.變頻器的電源電纜采用屏蔽電纜，屏蔽電纜穿鐵管并接地，輸出電纜也穿鐵管并接地，屏蔽層應(yīng)在接變頻器處和電機(jī)處兩端都接地。

（九）抑止電弧爐運(yùn)行時(shí)的干擾：1.在合適地段加入電容補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償無(wú)功波動(dòng)；2.可以重新安排供電系統(tǒng)。

對(duì)于諧波問(wèn)題，有些專(zhuān)家們預(yù)測(cè)“諧波未來(lái)將是電力供電系統(tǒng)的最大污染”為增強(qiáng)人們的環(huán)保意識(shí)，防患于未然，國(guó)家已制定出治理諧波的各種法律、法規(guī)，明確管理機(jī)構(gòu)，實(shí)施嚴(yán)格的監(jiān)控，推廣與引進(jìn)“環(huán)保電氣產(chǎn)品”，將諧波抑制在源頭，尤其我國(guó)現(xiàn)已加入WTO，更應(yīng)充分利用技術(shù)壁壘這一合理的手段，來(lái)維護(hù)自身利益，以減少公用電網(wǎng)污染，保證公用電網(wǎng)的純凈度，提高電源質(zhì)量，改善生存環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)社會(huì)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，為國(guó)防建設(shè)的日益強(qiáng)大提供可靠的優(yōu)質(zhì)電源保證。

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