普 妍

（天津城建大學(xué),天津 300380）

試析如何消除電力諧波污染 確保電網(wǎng)運(yùn)行安全

普 妍

（天津城建大學(xué),天津 300380）

本文首先解釋電力諧波的產(chǎn)生原因和主要來源；接著指出其會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成造成怎樣的污染和破壞；最后提出一些能夠消除電力諧波污染，保證電網(wǎng)運(yùn)行安全的措施。

電力諧波污染；消除；電網(wǎng)；運(yùn)行安全

1 引言

電力諧波屬于電網(wǎng)污染，會(huì)危害整個(gè)電力系統(tǒng)的安全，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在我國(guó)電力事業(yè)不斷發(fā)展、電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，電力諧波產(chǎn)生的可能性和造成的危害性也會(huì)不斷增加，為了確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全，保障人們用電的安全和穩(wěn)定，必須對(duì)電力諧波產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，找到并采取相應(yīng)的措施，來消除電力諧波對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成的污染和破壞。

2 電力諧波的產(chǎn)生原因和其主要來源

（1）電力諧波的產(chǎn)生原因。電力諧波產(chǎn)生的原因可以被分為三種：由輸配電線路本身造成的諧波、由發(fā)電源質(zhì)量問題造成的諧波、由部分電力設(shè)備非線性負(fù)荷入電網(wǎng)時(shí)造成的諧波，最后一種造成的諧波最多。與電網(wǎng)工頻頻率不同的成分都可以被稱為是諧波。電力系統(tǒng)向電力設(shè)備供電后，施加在非線性負(fù)荷設(shè)備上的電壓波形和電流波形不一致，從而導(dǎo)致電流的畸變和電壓的畸變。對(duì)這些畸變的電流和電壓進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解后，得出各種電量，發(fā)現(xiàn)該段頻率要遠(yuǎn)高于甚至成倍高于工頻頻率，屬于高次諧波，會(huì)嚴(yán)重影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

（2）電力諧波的主要來源。電力諧波的主要來源是電力系統(tǒng)中的用電設(shè)備，特別是非線性用電設(shè)備。在電力系統(tǒng)中，一些用電設(shè)備的阻感負(fù)載比例非常大，需要消耗掉相當(dāng)一部分有功功率和無功功率才能正常工作，比如：日光燈、變壓器、發(fā)電機(jī)等。

3 電力諧波會(huì)造成怎樣的污染和破壞

（1）電力諧波會(huì)增加電網(wǎng)線路發(fā)生的損耗，并造成一定的危害。以電力系統(tǒng)中的輸電線路為例，如果諧波的次數(shù)不斷增加、頻率不斷升高、輸電線纜的導(dǎo)體截面面積增大，那么導(dǎo)體表面的集膚效應(yīng)會(huì)越來越強(qiáng)、導(dǎo)體交流電阻不斷加大、輸電線路能夠通過的電流會(huì)逐漸減少，輸電線路功率損耗越來越嚴(yán)重，發(fā)生諧波諧振的可能性不斷增加，輸電線路被絕緣擊穿的可能性加大[1]。除此之外，諧波在增大輸電線路功率損耗的同時(shí)，還會(huì)致使電壓出現(xiàn)尖峰，加速輸電線纜的老化，縮短輸電線纜的使用壽命，有時(shí)還會(huì)引起電暈損耗。

收集資料的過程從橫向來說可以在一定程度上擴(kuò)展了知識(shí)的范圍，從縱向來說則可以提高學(xué)生獲取知識(shí)的積極性，并在收集資料的過程中提高學(xué)習(xí)者對(duì)信息的分析評(píng)價(jià)能力、綜合能力、運(yùn)用能力等等。因此在資料收集階段，就可以實(shí)現(xiàn)部分學(xué)習(xí)目標(biāo)，有助于提高學(xué)習(xí)的效率和更好的促進(jìn)知識(shí)轉(zhuǎn)化過程。

（2）電力諧波會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)中的用電設(shè)備造成不同程度的損壞。1）對(duì)變壓器和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的損壞：當(dāng)電力系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波諧振時(shí)，變壓器的功率損耗將會(huì)加大；變壓器的外殼和內(nèi)部也會(huì)因諧波電流的存在出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象；變壓器過熱時(shí)，其使用效率和使用壽命也會(huì)相應(yīng)的縮短，因此，電力諧波還會(huì)影響到變壓器的使用壽命；變壓器在工作時(shí)也會(huì)因電力諧波發(fā)出較大的噪音。旋轉(zhuǎn)電機(jī)遭受電力諧波的破壞和變壓器遭受的破壞相近，但其受受損壞程度會(huì)更高。2）對(duì)繼電保護(hù)裝置的損壞：繼電保護(hù)裝置的性能會(huì)受到電力諧波的影響，出現(xiàn)誤動(dòng)作或者拒絕動(dòng)作等現(xiàn)象，干擾繼電保護(hù)裝置的正常工作。而繼電保護(hù)裝置受電力諧波的影響程度根據(jù)繼電保護(hù)裝置的類型，以及繼電保護(hù)裝置的工作原理不同而不同，其中受電力諧波影響最為明顯的是晶體管型繼電器。3）對(duì)電力測(cè)量?jī)x器的損壞：電力諧波出現(xiàn)后，會(huì)直接干擾到電力測(cè)測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度和測(cè)量結(jié)果，以電力系統(tǒng)中常見的電度表為例，當(dāng)電力諧波出現(xiàn)、頻率增加到超過設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，讀數(shù)不準(zhǔn)確，誤差為負(fù)；當(dāng)頻率為1000Hz時(shí)，電度表會(huì)停止工作[2]。

（1）合理進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)，從源頭上減輕諧波污染。在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)增加整流器的脈動(dòng)數(shù)，以減少電力諧波量；利用脈寬調(diào)制技術(shù)或者功率因數(shù)矯正的方法，將電網(wǎng)中的電流改變?yōu)檎医涣麟?，使電網(wǎng)的負(fù)載和線性負(fù)載等效，有效抑制電力諧波；改變和改善變壓器的接入方式和接線方法，從而有效抑制甚至直接消除電網(wǎng)中出現(xiàn)的高次諧波；選擇高質(zhì)量合適的電力設(shè)備，對(duì)變壓器、電纜、開關(guān)設(shè)備等進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和配置，以起到減輕電力諧波污染的作用。（2）在電網(wǎng)中加裝濾波裝置，防治和減輕電力諧波。濾波裝置分為有源濾波和無源濾波兩種，通常被設(shè)置在電網(wǎng)中的諧波源附近，比較常見的是LC無源濾波裝置，其通過調(diào)節(jié)LC振諧與電網(wǎng)中的高次諧波頻率相同，來起到抑制和抵消高次諧波的作用。LC無源濾波裝置的操作方式比較簡(jiǎn)單，且安全性較強(qiáng)，不僅能夠有效消除和抵制電網(wǎng)中的電力諧波，還能夠改善功率因數(shù)。但其本身體積較大，而且還容易受參數(shù)的影響[4]。（3）適當(dāng)增加和調(diào)整換流裝置的相數(shù)。通過增加換流裝置的相數(shù)，能夠有效減少甚至消除幅值較大的低頻項(xiàng)，從而降低電力系統(tǒng)中諧波電流的有效值，消除電力諧波的污染。（4）減少和避免電容器組對(duì)電力諧波的擴(kuò)大。當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)電力諧波，電容器組在一定的參數(shù)下將電力諧波放大，這對(duì)電容器組本身，以及電容器周邊的電氣設(shè)備都是極為不利的。因此，可以采用串聯(lián)電抗器、該電容器組部分支路為濾波器、限定電容器組投入容量的方法對(duì)電容器組進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到抑制和避免電容器組擴(kuò)大電力諧波的作用。（5）抑制和避免開關(guān)電源對(duì)電力諧波的影響。除了可以在電源周邊安置濾波器，減少和屏蔽開關(guān)電源本身對(duì)電力諧波的干擾外，還可以改善線圈的繞制工藝，實(shí)現(xiàn)繞組的緊密耦合，減輕變壓器漏感；也可以將可飽和磁芯線圈串入高頻整流二極管上，當(dāng)有反向電流流過時(shí)，不飽和磁芯會(huì)產(chǎn)生較大的電勢(shì)，從而阻止反向電流的上升，避免出現(xiàn)電力諧波[5]。

4 可以采用何種方式消除電力諧波污染，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全

（3）電力諧波會(huì)對(duì)居民家用電器造成不同程度的影響。當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力諧波達(dá)到一定程度時(shí)，電腦、電視會(huì)發(fā)生不正常的屏幕閃動(dòng)、顯示屏圖像變形、內(nèi)部零件過熱等，不僅會(huì)干擾家用電器的正常工作，影響居民的正常生活；還會(huì)損壞電器的內(nèi)部元件，加速電器的老化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)苯訐p壞電器，引起火災(zāi)[3]。

2.強(qiáng)化政策保障。積極爭(zhēng)取國(guó)家電子商務(wù)發(fā)展扶持政策傾斜我市，最大限度支持全市商貿(mào)流通業(yè)線上線下互動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展。在保證政策連續(xù)性的基礎(chǔ)上適時(shí)研究調(diào)整市內(nèi)商貿(mào)流通業(yè)線上線下互動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展扶持政策，從財(cái)政、投融資、用地等方面給予更大支持。

傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)企業(yè)的生產(chǎn)已不再具備上世紀(jì)八九十年代所擁有的豐富而廉價(jià)的資源環(huán)境條件，若不轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，尋求新的發(fā)展路徑，突破資源環(huán)境瓶頸，這些企業(yè)可能不僅無法可持續(xù)發(fā)展，甚至還會(huì)成為地方發(fā)展的沉重負(fù)擔(dān)。由于外部效應(yīng)的存在，傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)企業(yè)以技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)綠色化發(fā)展，還需要政府提供一系列的配套制度進(jìn)行支持，同時(shí)也需要采取一系列措施實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的綠色技術(shù)創(chuàng)新。

5 結(jié)語

我們要對(duì)出現(xiàn)電力諧波污染的原因和因素進(jìn)行分析，采取多種手段抑制、減輕電力諧波，并在最后實(shí)現(xiàn)電力諧波的消除，確保和實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行安全。

[1]黃唯一.淺談電網(wǎng)諧波危害與消除措施[J].價(jià)值工程,2010, 29(24)：236.

[2]鄭麗萍,王海峰.淺析電力系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的危害及治理措施[J].東方企業(yè)文化,2013(20)：206.

[3]刁奉麗,刁奉菊.淺析電網(wǎng)諧波的危害與治理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013(20)：51.

[4]何遇雨.電力電網(wǎng)諧波危害及治理方法[J].湖南水利水電,2014(06)：70-72.

[5]胡子侯.電力諧波的治理措施[J].沿海企業(yè)與科技, 2008(04)：28-29.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.152

普妍,研究方向：建筑電氣智能化。