王林莽

摘 要：諧波問(wèn)題隨著配網(wǎng)系統(tǒng)中電子裝置產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用日趨突顯，它主要體現(xiàn)在電網(wǎng)的電流和電壓發(fā)生畸變，從而對(duì)電力設(shè)備和質(zhì)量造成影響。諧波的出現(xiàn)會(huì)給低壓電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成直接影響。諧波治理問(wèn)題已成為當(dāng)今低壓電網(wǎng)運(yùn)行中亟待解決的問(wèn)題之一。文章針對(duì)諧波污染對(duì)低壓配電網(wǎng)的不利影響，提出了無(wú)功補(bǔ)償裝置在低壓配電線路中的應(yīng)用及其注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；裝置；諧波治理技術(shù)；配網(wǎng)線路

中圖分類號(hào)：TM761+.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0179-03

Abstract： With the wide application of electronic devices in distribution network system， the harmonic problem is mainly reflected in the distortion of current and voltage in the power network， which has an impact on the power equipment and quality. The appearance of harmonics will have a direct impact on the normal operation of low-voltage power grid. Harmonic treatment has become one of the most urgent problems in the operation of low-voltage power network. In view of the adverse effect of harmonic pollution on low voltage distribution network， this paper puts forward the application of reactive power compensation device in low voltage distribution line and the matters needing attention.

Keywords： reactive power compensation； device； harmonic control technology； distribution line

1 諧波污染對(duì)低壓配電網(wǎng)的不利影響

1.1 影響低壓配電線路的正常運(yùn)行

如果在正常的低壓配電線路的運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生了在低壓配電線路中通過(guò)諧波電流的情況，會(huì)導(dǎo)致低壓配電線路發(fā)生集膚效應(yīng)，并使其有功功率產(chǎn)生損耗，從而增大諧波的電阻，馬上增加電流在線路中的損耗，嚴(yán)重影響到低壓配電線路的供電效率，使其供電的質(zhì)量大幅度下降。另外，因?yàn)槭苤行跃€電流值在低壓配電線路中比較小的影響，一般情況下中性線會(huì)選擇相對(duì)較細(xì)的配線，但是如果產(chǎn)生諧波，會(huì)急劇加大中性線中的電流值，而中性線較細(xì)的配線并不能完全滿足通過(guò)的電流的需求，就容易造成中性線快速升高溫度、燒壞絕緣等的情況，更有甚者會(huì)導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)，造成無(wú)法想象的損失。

1.2 諧波污染會(huì)造成電網(wǎng)產(chǎn)生諧振情況

諧波出現(xiàn)在正常的低壓配網(wǎng)工作中，很容易使電網(wǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的諧振情況，因而會(huì)在內(nèi)部低壓配網(wǎng)中出現(xiàn)諧振點(diǎn)，如果低壓配網(wǎng)帶有諧振點(diǎn)長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)嚴(yán)重的損害低壓配網(wǎng)。如果出現(xiàn)了諧波電流或諧波電壓，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)器在低壓配網(wǎng)中的正常工作產(chǎn)生不利影響，一般會(huì)造成其產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作，為低壓配網(wǎng)和電力設(shè)備的正常的運(yùn)行留下隱患。另外，產(chǎn)生的諧波還會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量的回路，增大其測(cè)量結(jié)果的誤差，或使設(shè)備發(fā)生頻繁的二次動(dòng)作，使繼電保護(hù)裝置發(fā)生接觸點(diǎn)情況不良的現(xiàn)象，嚴(yán)重的影響了正常的低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，對(duì)供電企業(yè)的利益造成不利影響。

1.3 諧波污染會(huì)影響主變壓器

在低壓配電網(wǎng)中出現(xiàn)諧波，也會(huì)對(duì)主變壓器造成比較明顯的影響。當(dāng)前主變壓器在低壓配電中的使用普遍具有固定的繞組特征，所以如果低壓配電線路產(chǎn)生了污染，會(huì)明顯加大主變壓器在低壓配電線路中繞組的損耗效率，造成主變壓器外部和內(nèi)部升高其溫度，在這種情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，嚴(yán)重破壞了主變壓器的絕緣體，既會(huì)造成使用主變壓器的壽命和其運(yùn)行的效果降低，還會(huì)留下不可預(yù)估的安全隱患。因?yàn)樵诘蛪号潆娋W(wǎng)中主變壓器也是一種非常重要的設(shè)備，所以諧波污染對(duì)主變壓器的影響也會(huì)對(duì)供電企業(yè)的效益造成間接影響，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益遭受巨大損失。

1.4 諧波污染會(huì)嚴(yán)重影響電容器

電容器也是低壓配電網(wǎng)中受諧波污染影響比較大的元件設(shè)備，如果在低壓配電線路中產(chǎn)生了諧波電壓，這種電壓會(huì)對(duì)電容器產(chǎn)生作用，而電容器在這種電壓的作用過(guò)程中會(huì)明顯提升本身的溫度，當(dāng)該溫度高于電容器的極限承受溫度時(shí)，就極容易導(dǎo)致爆炸，嚴(yán)重的影響到低壓配電網(wǎng)穩(wěn)定安全的運(yùn)行，同時(shí)為供電企業(yè)效益的提升造成不利影響。另外由于受諧波電壓的不利影響，會(huì)導(dǎo)致電容器產(chǎn)生諧波諧振，較大程度的影響低壓配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，特別是對(duì)低壓配電穩(wěn)定的供電造成很大的影響，并且需要在低壓配電網(wǎng)穩(wěn)定正常的運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其引起充分的重視。

2 在低壓配電線路中無(wú)功補(bǔ)償諧波治理技術(shù)

對(duì)諧波對(duì)低壓配電線路的污染進(jìn)行有效的治理，是低壓配電線路安全、穩(wěn)定、低能耗、有效運(yùn)行的保障。現(xiàn)階段無(wú)功補(bǔ)償裝置在低壓配電線路中的治理諧波的技術(shù)主要分為無(wú)功補(bǔ)償諧波治理技術(shù)在電能用戶端的應(yīng)用和無(wú)功補(bǔ)償諧波治理在變電站的應(yīng)用兩種。

2.1 無(wú)功補(bǔ)償諧波治理技術(shù)在電能用戶端的應(yīng)用

把無(wú)功補(bǔ)償諧波治理的方法在電能用戶端有效的實(shí)施，是把有源或無(wú)源濾波器植入電能用戶端，使其實(shí)現(xiàn)諧波治理的目的。在無(wú)源濾波器植入的過(guò)程中，包括電容、電阻、電感等重要組成部分的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)是其中不可或缺的部分，它之所以被許多企業(yè)廣泛的應(yīng)用，究其原因是無(wú)源網(wǎng)絡(luò)可以做到對(duì)諧波電流進(jìn)行充分的吸收。無(wú)功償諧波治理技術(shù)在電能用戶端有效的應(yīng)用，主要的任務(wù)是對(duì)濾波器的科學(xué)選擇，根據(jù)實(shí)際情況合理的選擇單調(diào)或雙調(diào)的濾波器，對(duì)于諧波在配電線路中的污染的有效吸收得以實(shí)現(xiàn)。

2.2 無(wú)功補(bǔ)償諧波治理技術(shù)在變電站的應(yīng)用

把諧波治理技術(shù)在低壓配電網(wǎng)變電站中有效的應(yīng)用也是一種治理諧波污染的非常重要的方式，并且其便捷的管理也使治理的效果變得更加的系統(tǒng)?，F(xiàn)階段治理低壓配電網(wǎng)的變電站諧波污染，主要依靠混合型電力濾波器完成，該電力濾波器有效的整合了有源和無(wú)源濾波器的全部功能，使配電網(wǎng)吸收諧波的目標(biāo)得到更好的實(shí)現(xiàn)?；旌闲碗娏V波器主要包括串聯(lián)和并聯(lián)混合型電力濾波器，所以在具體的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該按照實(shí)際情況進(jìn)行靈活的選擇，使其治理諧波達(dá)到最佳的效果。

3 無(wú)功補(bǔ)償裝置在低壓配電線路中應(yīng)用時(shí)需要注意的事項(xiàng)

3.1 詳細(xì)了解諧波的含量和負(fù)載的性質(zhì)

根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料證明，普通的低壓電容補(bǔ)償設(shè)備和可以對(duì)諧波起抑制作用的成套濾波器都可以使低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)玫接行У膶?shí)現(xiàn)，重要的是合理的區(qū)分諧波的大小含量和負(fù)載的性質(zhì)。其中測(cè)試諧波的含量需要對(duì)諧波測(cè)試儀進(jìn)行有效的運(yùn)用。區(qū)分電力負(fù)載的性質(zhì)應(yīng)該從以下方面引起注意：（1）負(fù)載變化的頻率和幅度；（2）三相負(fù)載統(tǒng)一協(xié)調(diào)的高低程度；（3）諧波源在負(fù)載中的容量。但是在如造紙業(yè)、商用大型場(chǎng)所、制造起重設(shè)備行業(yè)等這些相對(duì)比較特殊的場(chǎng)所或行業(yè)，用到的容量較大的變頻器和熒光燈會(huì)比較多，對(duì)其抑制諧波的要求較高，所以應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況合理的選擇所需要的設(shè)備。

3.2 重視搜集整理配電網(wǎng)和負(fù)載技術(shù)參數(shù)

因?yàn)闉V波器的設(shè)計(jì)過(guò)程中準(zhǔn)確的電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息是重要的部分，所以需要搜集配電網(wǎng)和負(fù)載的參數(shù)，涉及到的內(nèi)容主要有電壓運(yùn)行的大小和范圍變化、額定的電網(wǎng)電壓、實(shí)際測(cè)試的電網(wǎng)電壓畸變率的值、無(wú)功基波頻率負(fù)載情況、諧波電流電壓相關(guān)行業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。

3.3 預(yù)測(cè)諧波的含量

根據(jù)搜集的配電網(wǎng)和相關(guān)負(fù)載性質(zhì)的技術(shù)參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)仿真模型對(duì)提出的初期補(bǔ)償方案進(jìn)行仿真計(jì)算，可以提前預(yù)測(cè)在低壓線路運(yùn)行過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)諧波放大或共振情況，以便提前采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

4 合理的選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置

無(wú)功補(bǔ)償裝置主要包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種補(bǔ)償裝置。其中無(wú)功補(bǔ)償裝置又被叫作靜態(tài)補(bǔ)償裝置，這種裝置的抗阻比較確定，對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償隨時(shí)變化的需求無(wú)法滿足，使對(duì)于無(wú)功功率的補(bǔ)償達(dá)不到有效的實(shí)現(xiàn)目的。使用該裝置需要以不產(chǎn)生波動(dòng)的穩(wěn)定的負(fù)荷為基礎(chǔ)。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置是一種通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其控制芯片進(jìn)行分析，使電容器輕松的實(shí)現(xiàn)切換，以達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償裝置。動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的合理使用，可以在沒(méi)有電流或電壓的情況下實(shí)施電容器的切投，使機(jī)械因投切造成的不利因素減少；增加使用裝置的壽命，更加容易對(duì)其進(jìn)行維護(hù)；還可以對(duì)電路實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)，使其在電壓或電流比較高的狀態(tài)下仍能保障安全穩(wěn)定的運(yùn)行；動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制器可以對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功電流實(shí)現(xiàn)較快的檢測(cè)，并分析芯片，確定是否需要投切；可以及時(shí)準(zhǔn)確的補(bǔ)償無(wú)功功率，使電路更加穩(wěn)定，進(jìn)而使供電的質(zhì)量得到較大程度的保障。因此現(xiàn)在電力系統(tǒng)補(bǔ)償功率的時(shí)候主要選擇的是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。

因此選擇合理的低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)該注意的方面有：（1）針對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇類型的確定，應(yīng)該對(duì)技術(shù)的運(yùn)用原理和工作原理進(jìn)行充分的考慮，還應(yīng)該對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的功能和質(zhì)量進(jìn)行有效的分析，盡可能把智能型的裝置作為首選；（2）為了最大限度的發(fā)揮補(bǔ)償裝置的功能，有必要合理的分析其設(shè)置的部位。另外為了使補(bǔ)償?shù)男实玫教嵘瑧?yīng)該選擇中心負(fù)荷位置安裝補(bǔ)償裝置，防止因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離的運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生無(wú)功功率，進(jìn)而達(dá)到降低成本的目的；（3）必須重視安裝裝置的維護(hù)和監(jiān)管，想要使補(bǔ)償裝置達(dá)到有效的補(bǔ)償成果，使配電網(wǎng)線和電壓的質(zhì)量得到有效的保護(hù)及保障，便需要采取合理的監(jiān)視措施，使無(wú)功補(bǔ)償裝置能發(fā)揮更大的作用，另外還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的維護(hù)制度使工作人員的責(zé)任心得到培養(yǎng)，使其積極心被充分的調(diào)動(dòng)起來(lái)，以保障設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定；（4）因?yàn)橹挥羞x擇的補(bǔ)償裝置符合本地區(qū)的電網(wǎng)特征，才能使其發(fā)揮的補(bǔ)償效果最佳，所以應(yīng)該根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況合理的選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置。

5 無(wú)功補(bǔ)償裝置在海南低壓配網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例

海南的某礦井，主、副井提升機(jī)都采取晶閘管變流器傳動(dòng)，電機(jī)容量都為1000kW，原來(lái)安裝的是ABB的基波容量為4600kVar的永久濾波裝置，初期礦井負(fù)荷比較小的時(shí)候，產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償而無(wú)法使用。礦井供配電系統(tǒng)的平均功率因數(shù)只有0.72左右，被罰款。為了使這個(gè)問(wèn)題得到解決，考慮使用TCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置實(shí)施諧波治理，并使功率因數(shù)得到提升。為了使諧波的特征準(zhǔn)確掌握，并便于綜合分析諧波及無(wú)功治理效果，分別對(duì)TCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功及諧波綜合治理前后的6kV母線進(jìn)線諧波功率和電流因數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試。該裝置自2010年7月運(yùn)行以來(lái)其功率因素提升到0.98左右，基本濾除了諧波電流成分，因此提高了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)規(guī)定上級(jí)供電部門(mén)對(duì)此進(jìn)行了獎(jiǎng)勵(lì)，沖減了電費(fèi)支出為17.24萬(wàn)元。

6 結(jié)束語(yǔ)

低壓配電網(wǎng)運(yùn)行中常會(huì)發(fā)生的非線性負(fù)荷現(xiàn)象，會(huì)降低壓配電網(wǎng)的功率因數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生諧波污染，對(duì)低壓配電線路運(yùn)行效率和供電的穩(wěn)定可靠性造成較大影響，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)穩(wěn)定的電力支撐越來(lái)越依賴，如果在低壓配電線路供電時(shí)出現(xiàn)諧波污染會(huì)嚴(yán)重影響低壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，降低供電效率。供配電企業(yè)需要選擇有效的治理諧波污染的補(bǔ)償裝置，使諧波污染得到有效抑制，低壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量和供電效率將會(huì)大大提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟子 .探析低壓配電線路無(wú)功補(bǔ)償裝置諧波治理技術(shù)[J].科技傳播，2016（16）：241-242.

[2]趙書(shū)濤.黃濤.配網(wǎng)線路無(wú)功補(bǔ)償裝置諧波治理技術(shù)探究[J].通訊世界，2016（09）：125-126.