李勇

摘 要：在電力系統(tǒng)當(dāng)中，因?yàn)樨?fù)荷呈現(xiàn)出非線性，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致電流以及電壓的波形出現(xiàn)畸變進(jìn)而偏離正弦波，產(chǎn)生多種諧波分量進(jìn)而導(dǎo)致供電電壓以及電流波形出現(xiàn)了一定的畸變。諧波的含量會(huì)對(duì)于波形的質(zhì)量帶來一定的影響，并且會(huì)對(duì)于電力系統(tǒng)帶來非常大的威脅，引起電力設(shè)施使用年限縮短、電力設(shè)施發(fā)熱、電流或是電壓諧振、絕緣擊穿等，進(jìn)而對(duì)于電氣設(shè)備帶來巨大的損害，乃至對(duì)于整體電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的干擾，因?yàn)閼?yīng)該對(duì)于電力系統(tǒng)的諧波分布情況，開展科學(xué)有效的治理對(duì)策。

關(guān)鍵詞：電力諧波;供配電系統(tǒng);影響;對(duì)策

1.電力系統(tǒng)的諧波源

電力設(shè)施的負(fù)荷具備非線性的特點(diǎn)，導(dǎo)致電流以及電壓波形產(chǎn)生畸變進(jìn)而引起諧波分量。伴隨著當(dāng)前工業(yè)的不斷進(jìn)步以及信息電子技術(shù)的不斷使用，電力系統(tǒng)當(dāng)中的非線性負(fù)荷不斷增多，在電力系統(tǒng)當(dāng)中產(chǎn)生了眾多的諧波源。通過對(duì)于負(fù)荷開展特性分析，可以將諧波源劃分成四種類型：

1.1含電弧以及鐵磁非線性設(shè)備的諧波源

在鋼鐵行業(yè)當(dāng)中，電弧爐所形成的諧波占據(jù)該種類型諧波的比例比較大。電弧的伏安特性具備標(biāo)準(zhǔn)的非線性特征，加之電弧的長(zhǎng)度受到對(duì)流氣流、爐料、電磁力以及電極移動(dòng)在熔化過程當(dāng)中的滑動(dòng)以及崩落的影響，電弧電流的改變沒有一定的規(guī)律，進(jìn)而產(chǎn)生一系列的諧波，形成了重點(diǎn)的諧波源。另外，在工業(yè)行業(yè)當(dāng)中更加廣泛的利用電弧焊設(shè)施、硅鐵爐以及礦熱爐等也是在該種非線性電力負(fù)荷范圍當(dāng)中。

1.2整流以及換流電子器形成的諧波源

電子行業(yè)當(dāng)中的晶閘管整流以及換流技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中被更多利用，已經(jīng)成為了諧波的關(guān)鍵源頭，包含用以高壓直流輸電的逆變裝置以及大容量整流裝置，在工業(yè)制造當(dāng)中廣泛利用的晶閘管整流電源以及變頻器，加之鐵路電氣化當(dāng)中機(jī)車所利用到的交流單相整流供電電源。

1.3多種家用電器所含有的諧波

在家用電器當(dāng)中有些電器包含非線性元件，比如電視機(jī)、熒光燈以及穩(wěn)壓電源等等，即使單個(gè)容量比較小，然而數(shù)目較多并且分布廣泛，在電網(wǎng)負(fù)荷當(dāng)中具備相當(dāng)大的比例，諧波的影響應(yīng)該引起重視。

1.4電力電容器以及附加串聯(lián)電抗器對(duì)于諧波的擴(kuò)大

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，如果無功補(bǔ)償電容器配備不合理的時(shí)候，將會(huì)對(duì)于電網(wǎng)當(dāng)中的諧波起到放大效果，對(duì)于配電網(wǎng)當(dāng)中的高次諧波含量帶來比較大的影響。

2.諧波給電力系統(tǒng)帶來的危害

諧波的含量將會(huì)對(duì)于波形的質(zhì)量帶來影響，將會(huì)對(duì)于供電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來巨大的干擾，乃至于威脅到電氣設(shè)施以及整體電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。利用對(duì)于電力系統(tǒng)的諧波開展分析，現(xiàn)總結(jié)出了下述的危害：

（1）諧波將會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)的額外損耗極大的提升，導(dǎo)致出力減少，加快絕緣以及老化，重點(diǎn)表現(xiàn)為電動(dòng)機(jī)的效率降低，出現(xiàn)過熱情況等。

（2）諧波在經(jīng)過電壓器的時(shí)候，將會(huì)因?yàn)榧w效應(yīng)以及鄰近效應(yīng)進(jìn)而在變壓器的繞組當(dāng)中出現(xiàn)附加的損耗。

（3）次諧波及其倍率的諧波在變壓器三角方式的接法繞組當(dāng)中所產(chǎn)生的環(huán)流將使得變壓器的繞組過熱，與此同時(shí)變壓器的噪聲加大。

（4）在高次諧波電流通過串聯(lián)電抗器的時(shí)候，將會(huì)在串聯(lián)電抗器之上產(chǎn)生過高的電壓降，使得電抗器的匝間絕緣受到損害。

（5）諧波電壓作用在對(duì)于頻率比較敏感的電容元件上面的時(shí)候，會(huì)使其產(chǎn)生嚴(yán)重的過電流，使得發(fā)熱加快介質(zhì)出現(xiàn)老化。

3.治理諧波的措施

3.1無源濾波

無源濾波裝置一般說的就是某些無源器件構(gòu)成的無功補(bǔ)償以及諧波整治的設(shè)備，這些設(shè)施通常就是幾個(gè)無源濾波器利用并聯(lián)的形式結(jié)合的。每一濾波器在一個(gè)頻帶當(dāng)中或是兩個(gè)諧波頻率的附近顯現(xiàn)出低阻抗的特征，它可以十分高效的對(duì)于諧波電流開展吸收處置，這樣一來會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)當(dāng)中的諧波電流量逐漸降低，這樣也就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于諧波數(shù)目開展控制的目標(biāo)。另外，在該過程當(dāng)中還需要做出一定的無功補(bǔ)償，該種濾波器在利用過程當(dāng)中十分簡(jiǎn)便也十分便捷，然而它也面臨著很多的不足。首先是它只能對(duì)于幾次諧波開展限制，與此同時(shí)在某些情況之下對(duì)于諧波還會(huì)帶來一定的放大效果。其次是智能對(duì)于那些無功進(jìn)行補(bǔ)償，無法確保補(bǔ)償?shù)木珳?zhǔn)度。最后就是其本身的體積以及質(zhì)量相對(duì)比較大。

3.2有源濾波

有源濾波一般是通過兩個(gè)部分組成的，一個(gè)部分就是指令電流運(yùn)算電路，另一個(gè)就是補(bǔ)償電流發(fā)生電路。指令電流運(yùn)算電路的重點(diǎn)就是要對(duì)于補(bǔ)償對(duì)象的電流諧波以及無功等電流分量開展整體上的校驗(yàn)。補(bǔ)償電流發(fā)生電路通常來說就是結(jié)合指令電流運(yùn)算電路所給出的相關(guān)信息，這樣就能夠產(chǎn)生電路運(yùn)行所用到的補(bǔ)償電流。通過運(yùn)算輸出指令信息，補(bǔ)償電流發(fā)生電路所出現(xiàn)的補(bǔ)償電流也在不斷的降低，這就導(dǎo)致電源一側(cè)的電流諧波獲得更為高效的限制，乃至只有基波。結(jié)合接入到電網(wǎng)當(dāng)中的形式，有濾波器可以劃分成并聯(lián)有源濾波器以及串聯(lián)有源濾波器，近幾年以來還設(shè)計(jì)出了串聯(lián)混合以及并聯(lián)混合型的濾波器。有源濾波器即使在諧型處置方面具備其顯著的特征，但是其具備著損耗較高，整體投入比無源濾波器多出不少的不足，所以在大容量的濾波器設(shè)備當(dāng)中還在使用。伴隨著電子半導(dǎo)體器件以及微電子控制器的不斷進(jìn)步，有源電力濾波器的性價(jià)比將逐漸提升，所以有源濾波器將會(huì)成為以后諧波限制裝置的重點(diǎn)進(jìn)步趨勢(shì)。有源濾波跟無源濾波相比較來說，具備下述明顯特征：首先，可濾的諧波次數(shù)能夠達(dá)到50次;其次，能夠選取僅僅除去諧波的操作方式或是不但去除諧波有開展無功功率補(bǔ)償?shù)牟僮鞣绞健?/p>

有源濾波器即使在諧波治理方面具備非常多的優(yōu)勢(shì)，然而由于利用了眾多的大功率器件，僅僅是使用有源濾波器的投入是非常高的。有很多國內(nèi)的工礦單位原本就裝設(shè)的大源濾波設(shè)備，但是現(xiàn)如今為了改善現(xiàn)如今設(shè)施的需求而采取了二極管整流或是晶閘管相控整流設(shè)備，導(dǎo)致諧波類型變得更繁雜、諧波量出現(xiàn)的更高，導(dǎo)致原來的無源濾波設(shè)備沒有辦法符合嶄新的需求，但是重新購置較大容量有源濾波設(shè)備的價(jià)格又太昂貴。所以，可以考慮把小容量的有源電力濾波器跟原來的無源電力濾波器一同使用，進(jìn)而形成混合電力濾波器。

3.3其他治理措施

（1）增多整流設(shè)備的脈沖數(shù)。因?yàn)槎囗?xiàng)整流出現(xiàn)特征諧波的諧波數(shù)n跟脈沖數(shù)p是成正相關(guān)的，所以其出現(xiàn)的諧波電流方均根植又和n成反相關(guān)，因此增多整流設(shè)備的脈沖數(shù)目就能夠降低因?yàn)檎鞫霈F(xiàn)的諧波電流。

（2）在夜里斷開功率因素的電容器，其中的原理為，夜里通常都是輕負(fù)載，電容器的連接或許會(huì)導(dǎo)致跟系統(tǒng)阻抗之間出現(xiàn)諧振而導(dǎo)致高次諧波的放大。

（3）連接串聯(lián)電抗器。在電力客戶處，對(duì)于那些不帶電抗器的電容器，需要連接串聯(lián)的電抗器，已經(jīng)連接電抗器的就需要強(qiáng)化限制高次諧波的水平，都能夠用作限制高次諧波影響的相關(guān)對(duì)策。

（4）調(diào)節(jié)系統(tǒng)供電以及電網(wǎng)之間的具體接線方法，開展科學(xué)合理的轉(zhuǎn)換。該項(xiàng)對(duì)策是根據(jù)電力網(wǎng)的實(shí)際構(gòu)成分析研究的系統(tǒng)諧波的科學(xué)分布形式，并且還會(huì)使得電力網(wǎng)不會(huì)由于低谷負(fù)荷時(shí)段而導(dǎo)致電力網(wǎng)的電壓太高，進(jìn)而導(dǎo)致諧波增加。

4.結(jié)語

在節(jié)能減排的趨勢(shì)不斷發(fā)展的背景之下，使用科學(xué)合理的對(duì)策對(duì)于電力諧波開展整治已經(jīng)變得十分必要。采取有源電力濾波器對(duì)于諧波開展整治具備使用范圍廣泛、整治效果優(yōu)良等諸多優(yōu)勢(shì)，更好了解該種技術(shù)手段，高效的對(duì)于電力諧波開展整治，具備十分重要的意義。與此同時(shí)，推廣以及使用電力諧波治理技術(shù)是有關(guān)專業(yè)人士的重要義務(wù)與責(zé)任。本篇文章首先探討了有關(guān)電力諧波對(duì)于電力系統(tǒng)的影響，然后重點(diǎn)分析了相關(guān)的整治對(duì)策，在內(nèi)容以及形式方面還存在著很多的不足，希望業(yè)內(nèi)人士給予指正，并希望本篇文章能夠?qū)ν苿?dòng)我國電力行業(yè)發(fā)展發(fā)揮一定的促進(jìn)作用。

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