李新潔（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

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淺談電力系統(tǒng)諧波問題

李新潔
（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

摘 要：電力系統(tǒng)中三相交流電壓，其波形基本是正弦波形。但是隨著受各種用電設(shè)備的影響，對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量造成了破壞，對(duì)供用電設(shè)備安全運(yùn)行造成不良影響，甚至造成嚴(yán)重危害。因此，諧波治理對(duì)改進(jìn)電能質(zhì)量有積極的作用。

關(guān)鍵詞：諧波危害；測(cè)試方法；治理方法

0　引言

諧波是電能質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它影響到電網(wǎng)安全運(yùn)行和廣大用戶各種用電設(shè)備的正常工作，因此，對(duì)電網(wǎng)諧波的測(cè)試非常重要。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和實(shí)測(cè)結(jié)果，當(dāng)超過國標(biāo)規(guī)定值時(shí)，應(yīng)采取有效措施。

1　諧波危害

電力系統(tǒng)諧波來自于兩個(gè)方面：一是來自于輸配電系統(tǒng)；二是用電設(shè)備。用電設(shè)備是產(chǎn)生諧波主要原因。其危害主要表現(xiàn)有以下幾方面：

（1） 大大降低電力設(shè)備效率，增加電力設(shè)備的損耗，使設(shè)備過熱。

（2）使電磁式繼電器動(dòng)作失去選擇性，造成保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，影響繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作可靠性，造成系統(tǒng)事故，不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）干擾通信系統(tǒng)，使通信系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，影響通話的質(zhì)量。

（4）使電視機(jī)等圖形畸變，使元件溫度過熱；造成計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損害機(jī)器。

（5）對(duì)測(cè)量和計(jì)量?jī)x器儀表產(chǎn)生測(cè)量誤差，造成計(jì)量不準(zhǔn)確。

2　諧波監(jiān)測(cè)

諧波不僅嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的合理經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)和用電設(shè)備產(chǎn)生重大影響和危害，而且還會(huì)導(dǎo)致電力測(cè)量不準(zhǔn)確，直接影響供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為減少諧波對(duì)電能質(zhì)量和計(jì)量的影響，開展諧波測(cè)試是治理諧波的重要措施。

測(cè)試方法：

（1）諧波普測(cè)能了解該地區(qū)的諧波狀況，測(cè)試應(yīng)選擇在電網(wǎng)正常運(yùn)行方式下。

（2）電力用戶諧波測(cè)量能及時(shí)掌握諧波源的各種情況，重點(diǎn)檢測(cè)向電網(wǎng)輸入諧波電流或電壓的設(shè)備。

（3）測(cè)試重要污染源用戶接入點(diǎn)的電壓和電流時(shí)，應(yīng)采集該接入點(diǎn)的線路PT和線路CT的二次側(cè)電流、盡可能在負(fù)荷高峰時(shí)開展測(cè)試。

（4）驗(yàn)證性諧波測(cè)量，是驗(yàn)證諧波分析計(jì)算的結(jié)果以及計(jì)算提供依據(jù)，如：分組電容器投入、切除，諧波源投入斷開等。

3　電力諧波的抑制措施

防止和減少用戶諧波源對(duì)電網(wǎng)的污染，使電氣設(shè)備有一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境，保證電網(wǎng)的電能質(zhì)量，治理諧波干擾是供電企業(yè)一項(xiàng)很重要的工作，重點(diǎn)可采取以下措施：

（1）嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)電力諧波的國家標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)把入網(wǎng)關(guān)，增強(qiáng)監(jiān)督檢查的力度，嚴(yán)格審查新建諧波源，把好新增諧波源用戶的業(yè)擴(kuò)增容環(huán)節(jié)。

（2）對(duì)于用電負(fù)荷具有沖擊性、隨機(jī)性的用戶，為了提高供電系統(tǒng)承受諧波的能力，可以裝設(shè)能吸收動(dòng)態(tài)諧波電流的靜止無功補(bǔ)償裝置。

（3）對(duì)于大容量設(shè)備，如電容器組，可采用串聯(lián)電抗器的方式，以抑制電力諧波的產(chǎn)生。

（4）對(duì)容量在100kVA及以上整流裝置和非線性設(shè)備的用戶，必須加裝分流濾波裝置，達(dá)到就近吸收諧波的目的，否則不能入網(wǎng)送電。

（5）根據(jù)實(shí)際情況合理選擇電壓，并盡可能保持電壓穩(wěn)定及三相電壓的平衡。

（6）換流裝置是系統(tǒng)主要的諧波源之一，對(duì)于換流裝置可采用增加相數(shù)來降低諧波電流的有效值。

4　諧波治理

諧波治理本著“誰污染，誰治理”的原則，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了一定的作用。從負(fù)載變化和負(fù)載產(chǎn)生諧波電流變化總趨勢(shì)來看，當(dāng)負(fù)載減少，負(fù)載產(chǎn)生諧波電流呈下降趨勢(shì)，雖然TCR產(chǎn)生的諧波電流有所增加，但供電臂上諧波源所產(chǎn)生的總諧波電流通常都小于負(fù)載諧波源95%諧波電流，濾波器仍然能夠滿足濾波要求，濾波器與它聯(lián)用是理想的方案，目前是理想的調(diào)節(jié)方法。

SVC的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償效能，有效降低了因機(jī)車所引起的電流沖擊及電壓波動(dòng)，使電能質(zhì)量得以優(yōu)化。

舉例：某鋼廠的主要諧波源用電設(shè)備為中頻爐，對(duì)于中頻爐來說，工作時(shí)的功率因數(shù)比較高，所以只要考慮能夠滿足濾波要求就可以，而不必考慮基波時(shí)的無功補(bǔ)償，根據(jù)電弧爐產(chǎn)生諧波的情況，提出了在110kV進(jìn)線側(cè)安裝針對(duì)3次、5次和6次單調(diào)諧濾波器，采用三套單回路調(diào)諧濾波器的方案解決諧波超標(biāo)問題，濾除3次、5次、6次諧波并兼作高通，這種方式接線簡(jiǎn)單，投資少，安裝調(diào)試方便、效果好。在實(shí)際治理過程中，由于治理費(fèi)用問題，在其使用的部分設(shè)備低壓側(cè)進(jìn)行電能質(zhì)量治理，經(jīng)過初步治理后測(cè)試數(shù)據(jù)顯示3、6次諧波得到了一定的控制，諧波電流總含量抑制在允許值以下，但5次諧波電流反而有所擴(kuò)大，在連續(xù)兩年的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)鋼廠最關(guān)鍵的問題是閃變問題，只有在閃變問題解決后才能更好的治理諧波問題。目前，對(duì)抑制因鋼廠電弧爐引起的閃變存在一定技術(shù)難度，但可采用SVC的方法來抑制電壓下跌、電壓上升、過電壓及電壓波動(dòng)與閃變，對(duì)諧波與閃變同時(shí)及有效的治理有一定的效果。煉鋼電弧爐采用SVC后還可以提高功率因素，降低損耗，縮短鋼的熔煉時(shí)間，降低單位電耗，提高鋼產(chǎn)量等優(yōu)點(diǎn)，此方法在這種類型中應(yīng)用效果較好， 應(yīng)用得也比較多，技術(shù)上相對(duì)比較成熟。

5　結(jié)束語

諧波治理面臨諸多困難，非線性負(fù)荷每時(shí)每刻都在發(fā)生著變化，如電弧爐、中頻爐在出爐時(shí)會(huì)停運(yùn)，在熔化和冶煉過程中，出力又有變化，而目前有源濾波器尚未全面推廣。從技術(shù)上說，目前對(duì)諧波治理有一定難度，只能加強(qiáng)用電設(shè)備的治理工作。諧波的治理任重道遠(yuǎn)，還要求我們加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)將數(shù)據(jù)上報(bào)給需求側(cè)中心、客戶服務(wù)中心及生技部門，大家共同探討拿出治理方法并及時(shí)與用戶溝通解決，更好的服務(wù)于電網(wǎng)建設(shè)，提高供電質(zhì)量。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.147