胡偉

摘 要：本文根據(jù)接觸到的工程從多方面總結(jié)歸納了諧波的影響，并結(jié)合工程進(jìn)行了諧波含有率、諧波電流的計(jì)算。方便以后工作中能優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮問題全面，是對(duì)本階段工作的總結(jié)。

關(guān)鍵詞：公共連接點(diǎn)；基波；諧波；諧波次數(shù)；諧波含量；諧波含有率；諧波源

1 諧波的含義及指標(biāo)

在復(fù)雜的周期性振蕩中，包含基波和諧波。和該振蕩最長(zhǎng)周期相等的正弦波分量稱為基波。相應(yīng)于這個(gè)周期的頻率稱為基本頻率。頻率等于基本頻率的整倍數(shù)的正弦波分量稱為諧波。非正弦波的電壓或電流有效值等于基波和各次諧波電壓或電流有效值的方均根值。

1.1 諧波的計(jì)算及國(guó)家規(guī)定各項(xiàng)指標(biāo)

諧波電壓限值：公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）參見電能質(zhì)量 公共電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993表一。

1.2 諧波電流允許值

公共連接點(diǎn)：用戶接入公共電網(wǎng)的連接處。公共連接點(diǎn)的全部用戶間該點(diǎn)注入的諧波電流分量（方均根值）不應(yīng)超過公共電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993表二中規(guī)定的允許值。當(dāng)公共連接點(diǎn)處的最小短路容量不同意基準(zhǔn)短路容量（表二）時(shí)，表二中的諧波電流允許值的換算見修正公式，

式中：Sk1-公共連接點(diǎn)的最小短路容量，MVA；Sk2-基準(zhǔn)短路容量，MVA；Ihp-表二中的第h次諧波電流允許值，A。

1.3 在公共連接點(diǎn)處第i個(gè)用戶的第h次諧波電流允許值（Ihi）按下式計(jì)算：

式中：Ih-按換算公式換算的第h次諧電流允許值，A；Si-第i個(gè)用戶的用電協(xié)議容量，MVA；St-公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量，MVA；a-相位疊加系數(shù)，按表三取值。

諧波的相位疊加系數(shù)參見電能質(zhì)量 公共電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993表三。

1.4 諧波電流及畸變率的計(jì)算

以工程實(shí)例為計(jì)算：假設(shè)某一變電所低壓側(cè)供電容量為26kVA，電壓380V的三相非線性負(fù)載供電，若供電線路電流為42A，計(jì)算此線路電流諧波畸變率THD1

1.5 三相平衡系統(tǒng)中中性線的選擇計(jì)算

在三相平衡系統(tǒng)中，有可能存在諧波電流，影響最顯著的是三次諧波電流。中性線三次諧波電流值等于相線諧波電流的3倍，選擇導(dǎo)線截面時(shí)，應(yīng)計(jì)入諧波電流的影響。當(dāng)諧波電流較小時(shí)，仍可按相線電流選擇導(dǎo)線截面，但計(jì)算電流應(yīng)按基波電流除以工業(yè)與民用配電手冊(cè)第三版表9-10中的校正系數(shù)。當(dāng)三次諧波電流超過33%時(shí)，它所引起的中性線電流超過基波的相電流。此時(shí)，應(yīng)按中性線電流選擇導(dǎo)線截面。計(jì)算同樣要除以工業(yè)與民用配電手冊(cè)第三版表9-10的校正系數(shù)。當(dāng)諧波電流大于10%時(shí)，中性線的線芯截面不應(yīng)小于相線。例如以氣體放電燈為主的照明線路、變頻調(diào)速設(shè)備、計(jì)算機(jī)、直流設(shè)備等的供電線路。諧波對(duì)導(dǎo)線截面選擇影響舉例：三相平衡系統(tǒng)，負(fù)載電流39A，采用PVC絕緣4芯電纜，沿墻明敷設(shè)，電纜截面選擇如表1，諧波對(duì)導(dǎo)線截面選擇影響示例。

2 諧波產(chǎn)生的原因及諧波源

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力系統(tǒng)中某些設(shè)備和負(fù)荷的非線性特性，即所加的電壓與產(chǎn)生的電流不成線性（正比）關(guān)系而造成的波形畸變。當(dāng)電力系統(tǒng)向非線性設(shè)備及負(fù)荷供電時(shí)，這些設(shè)備或負(fù)荷在傳遞（如變壓器）、變換（如交直流轉(zhuǎn)換器）、吸收（如電弧爐）系統(tǒng)發(fā)電機(jī)所供給的基波能量的同時(shí)，又把部分基波能量轉(zhuǎn)換為諧波能量，向系統(tǒng)倒送大量的諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，電能質(zhì)量降低。

常見諧波源：換流設(shè)備；電弧爐；鐵心設(shè)備；照明設(shè)備；某些生活日用電氣等非線性電氣設(shè)備。

3 諧波的影響

3.1 變壓器

由于諧波電流過大產(chǎn)生附加損耗，引起過熱，使絕緣介質(zhì)老化加速，導(dǎo)致絕緣損耗，正序和負(fù)序諧波電流使變壓器鐵心產(chǎn)生磁滯伸縮和噪聲，電抗器差生振動(dòng)和噪聲。值得注意的是諧波所造成的額外損失將按所消耗的能量（千瓦小時(shí)）反應(yīng)在電費(fèi)上。導(dǎo)致變壓器噪聲增加。

3.2 電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)

使電動(dòng)機(jī)效率降低，發(fā)熱增加。使發(fā)電機(jī)局部發(fā)熱，縮短使用壽命。

3.3 電子設(shè)備

使相位控制設(shè)備的正常工作因控制信號(hào)紊亂而受到干擾，如電子計(jì)算機(jī)誤動(dòng)作、電子設(shè)備誤觸發(fā)、電子元件測(cè)試無法進(jìn)行等。

3.4 使某些類型的繼電保護(hù)，如晶閘管整流型距離保護(hù)、變壓器及母線復(fù)合電壓保護(hù)由于相位變化而誤動(dòng)或拒動(dòng)。

3.5 對(duì)中性線截面的影響在上述闡述中。

4 減小諧波影響的技術(shù)措施

4.1 加裝靜止無功補(bǔ)償裝置（或稱動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置）：可有效地減少波動(dòng)諧波源的諧波含量；有抑制電壓波動(dòng)、閃變、三相不對(duì)稱和無功補(bǔ)償?shù)墓δ埽灰淮涡酝顿Y較大，需專門設(shè)計(jì)。

4.2 改善三相平衡：可有效地減少3次諧波的產(chǎn)生；有利于設(shè)備的正常用電，減少損耗；有時(shí)需要用平衡裝置。

4.3 采用有源濾波器、無源濾波器等新型抑制諧波的措施：目前還只用于較小容量諧波源的補(bǔ)償，造價(jià)較高。

4.4 加裝交流濾波裝置：可有效地較少諧波含量；應(yīng)同時(shí)考慮無功補(bǔ)償和電壓調(diào)整效應(yīng)；運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，但需專門設(shè)計(jì)。

4.5 加裝串聯(lián)電抗器：可減少和系統(tǒng)諧波相互影響；應(yīng)同時(shí)考慮功率因數(shù)補(bǔ)償金額電壓調(diào)整效應(yīng)。

4.6 增加系統(tǒng)承受諧波能力：可以減小諧波源的影響；在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段考慮。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)今，用戶對(duì)供電可靠性提出更高的要求，對(duì)供電質(zhì)量的敏感程度越來越高，電能質(zhì)量的下降造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也使得用戶側(cè)的敏感性用電設(shè)備不能正常工作。因此怎么治理，采取哪種措施治理諧波應(yīng)從上述幾個(gè)方面考慮，如有不完善之處請(qǐng)見諒。會(huì)在以后的工作中多思考，多總結(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]工業(yè)與民用配電手冊(cè)第三版.

[2]電能質(zhì)量 公共電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993.