摘要：諧波對于電網的影響來說是深遠的，充分分析諧波對電網的影響有重要意義，本文主要對電力諧波對電網的影響及其解決措施進行了探討。

　　關鍵詞：諧波,電網,治理

　　0 前言

　　隨著電力電子裝置應用的迅速普及，其非線性的負荷特性給電網帶來豐富的諧波電流，使得公用電網的諧波污染日趨嚴重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發生，諧波亦增加了公用電網的附加損耗、降低了發電、輸電及用電設備的效率。諧波不僅影響了輸配電和用戶電力設備的正常使用，致使用戶的無功功率電費支出增加，而且對其它設備組件也產生了危害。下面將對電力系統諧波的產生原因與危害影響做出分析，提出了治理電力系統諧波的主要措施。

　　1 諧波對電網的主要影響及諧波治理的意義

　　1.1諧波對電網設備的影響

　　(1)電網諧波污染，導致輸電線路、變壓器和電機損耗增加，浪費日趨寶貴的能源;(2)變壓器、旋轉電機等鐵芯磁感應環流增加，大大加大電氣設備發熱損耗，增加功耗;加速絕緣老化，影響設備壽命;甚至發生機械諧振，旋轉電機轉速不穩，燒毀旋轉電機;

　　(3)電線電纜等集膚效應增大，發熱損耗增加;加速絕緣老化，影響壽命;

　　(4)電力系統繼電保護誤啟動，誤動作跳閘，拒動和損壞，常引起事故或擴大停電事故;

　　(5)電能表等計量裝置誤差增大，不能正確計量電能。無功補償電力電容器組的諧波電壓會加速電容器的老化，使電容器的損耗系數增大、附加損耗增加，從而容易發生故障和縮短電容器的壽命。另一方面，電容器的電容與電網的感抗組成的諧振回路的諧振頻率等于或接近于某次諧波分量的頻率時，就會產生諧波電流放大，使得電容器及熔斷器因過熱、過電壓等而不能正常運行甚至燒毀。

　　1.2諧波對電網負荷的影響

　　(1)對線性負荷而言，當系統電源電壓無畸變時，電壓、電流均為工頻正弦波，負荷僅消耗基波電能，所有電能表的計量是準確的，負荷所消耗的有功電能的計量值均在其誤差范圍之內;電源電壓畸變時，電壓中存在高次諧波分量，導致負荷電流中也出現諧波分量，負荷不僅消耗基波有功電能，還會消耗諧波有功電能，相當于系統向線性負荷輸送諧波有功電能，使得線性負荷所吸收的綜合電能大于基波電能。

　　(2)對非線性負荷而言，當電源電壓無畸變時，盡管電壓為工頻正弦波，但是由于負荷的非線性，負荷電流中存在高次諧波分量。此時，非線性負荷雖然只消耗基波有功電能，但是非線性負荷將作為諧波污染源，向系統注入諧波電流。當電源電壓畸變時，電壓、電流中均存在高次諧波分量。此時，非線性負荷不僅消耗基波有功電能，還消耗部分諧波有功電能，同時還向系統注入部分諧波電能，就目前理論分析和試驗的結果來看，非線性負荷的綜合電能小于基波電能，向系統注入了諧波電能，所以非線性負荷對系統造成了諧波污染。

　　1.3諧波治理的意義

　　(1)降低線損和變損，安裝無功補償裝置后功率因數提高，線路電流會下降，這樣線路損耗降低，變壓器的有功損耗也會降低。對于高壓計量的用戶，在低壓側安裝無功補償裝置，可降低安裝點與計量點間的線損;

　　(2)提高設備使用效率;

　　(3)提高線路終端電壓，輸送功率不變，負載功率因數越高，線路輸電電流越小，導線的阻抗壓降越小，輸電線路終端或者負載端電壓越高，并因此提高了設備利用率。

　　2 諧波治理的措施

　　2.1 諧波治理的機理

　　(1)對諧波的全補償

　　補償前由于負載電流中含有大量的5次、7次、11次、13次等諧波成份，致使電網側的電流波形嚴重畸變，補償后電網側的電流中所含有的諧波成份減少。(見圖一)

 

　　(2)對單次諧波的補償

　　有源電力濾波器僅對負載電流中的5次諧波成分進行補償的電流指令和變流器輸出電流波形，有下圖可以看出此時濾波器端口電流中僅含有5次成份和少量的用于調整直流側電壓的基波成份。(見圖二)

　　(3)對諧波和負序的補償

　　有源電力濾波器對諧波和負序進行補償后電網側的電流波形。(見圖三)

 

　　(4)對諧波和負序及無功的補償

　　有源電力濾波器對負載電流中的諧波、負序及無功全部進行補償后電網電流的波形。(見圖四)

　　2.2諧波源的科學管理

　　在電網諧波量較高的地點，以及主要諧波源用戶與電網的公共連接點應配備諧波監測裝置，并按要求進行監視和測量;用戶新、擴、改建的用電設備接入電網前，必須先采取有效措施限制其諧波對電網的影響程度在允許范圍內，才能準予接入電網運行;且在接入電網前，調度部門應掌握用戶的下列信息：

　　(1)設備形式、參數、電氣結線和運行方式

　　(2)諧波源設備的結線方式、控制方式和脈沖數

　　(3)設備出廠的諧波指標

　　(4)用戶改善功率因數和限制諧波電流而安裝的電容器組的參數

　　(5)諧波分析計算或實測報告;

　　如在運行中發現某處諧波超過規定值時，應采取如下的措施：

　　(1)改變諧波源用戶與電網的連接方式

　　(2)退出有諧波放大作用的電容器組

　　(3)調整諧波源用電設備的用電時間

　　(4)停止諧波源設備用電，直至采取限制措施后再允許用電。

　　2.3 采用濾波器設備治理諧波

　　(1)有源電力濾波器

　　當電網供電中使用了較大的非線性負載時(例如：可控硅、二極管電源等)，就會給電網產生嚴重的電流諧波，極大地破壞了供電環境。并聯有源電力濾波器可有效的解決電網嚴重的電流諧波，同時也改善電壓諧波。由于三相電壓不平衡造成運行溫升過高，出現機械噪音，以及單相負載造成的3次諧波，不但浪費了電能，還對用電設備帶來損壞，給供電電網造成很大的隱患。使用三相四線并聯有源電力濾波器，不但可解決三相不平衡，還可消除有單相負載造成的3次諧波。

　　(2)無源電力濾波器

　　一般來說，加裝電容器組可以解決功率因數過低的問題，但電容器組投入的同時很容易將某次的電流諧波放大，嚴重時還可能出現供電開關跳閘的情況。將電容器組改為無源濾波器既提高功率因數又能消除一部分諧波。在中壓10kV、35kV的供電電網中，無源濾波器已大量使用并且有很好的濾波效果，但無源濾波器在較復雜的供電系統中可能會產生諧振或為躲避諧振點而降低了濾波效果。

　　(3)混合有源電力濾波器

　　大功率供電電網無功與諧波的治理：大型工礦企業中，大功率非線性負載較多，各種交流電機也較多，因此所需無功也較多，諧波和功率因數都存在很大的問題。將無源電力濾波器與有源電力濾波器混和使用，根據供電系統的要求，設計合理的混合方案，做到性價比最優。使用者不但提高功率因數而且有效降低供電電網的諧波，是大功率供電系統的優選方案。

　　參考文獻：

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