电网谐波的危害及治理方法

高雷 上海烟草（集团）公司天津卷烟 300163

电网谐波的危害及治理方法

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随着非线性电力设备的广泛应用，电力系统中谐波问题越来越严重，本文介绍了电网谐波产生的原因、危害和治理思路。

电网；谐波；危害；治理

一、前言

随着科学技术的发展，各种电气设备的普及，各行各业和人民生活对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，因为受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失，因此电网谐波的问题是供电系统必须考虑的关键问题之一 。下面对电网谐波的产生、危害和治理方法给予介绍。

二、电网谐波的产生与危害

电网谐波的产生一方面是由于发电机制造工艺很难保证电枢表面的磁感应强度为标准的正弦波分布，输出电流会稍偏离正弦电流，这样电源本身就产生谐波，另一方面是非线性负载造成的，因为电流流经非线性负载时，负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。比如：开关电源、UPS电源的高次谐波、变频调速过程中整流、逆变产生高次谐波，变压器空载合闸涌流产生谐波、电压互感器铁磁谐振过电压以及荧光灯系统等等。

电网谐波的危害一方面污染公共电网，造成向公用电网的中性线注入更多电流，造成超载、发热，影响电力正常输送。另一方面使接入该电网的用电设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常等无法正常工作，甚至会造成故障或损坏。比如：谐波电流，特别是3次及其倍数谐波侵入三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组发热，对Y形连接中性线接地系统中，侵入变压器的中性线的3次谐波电流会使中性线发热；在谐波的长期作用下，金属化膜电容器会加速老化；高次谐波电流会使输电线路功耗增加及造成绝缘击穿；增加旋转电机的损耗；影响或干扰测量仪表、通讯系统、控制系统的工作。 试想如果飞机场、医院或者大型现代化生产工厂，一旦用电设备因谐波干扰无法正常工作，将会产生何等严重的后果。

三、电网谐波的治理方法

电网谐波治理是个综合治理过程，总的原则为抑制谐波产生源，切断或衰减谐波的传播途径，提高装置和系统的抗干扰能力。一方面设计整机电源时需留有较大贮备量，以满足测量、控制装置负载的较大变化范围，采用性能优良的电源，抑制电网引入的谐波干扰；另一方面要加强设备的管理防止谐波的产生：

1、对干扰大的设备与测控装置采用不同相线供电：因为测量、控制装置的许多干扰是由电源线窜入的。

2、采用电源滤波及屏蔽：在非线性用电设备输入端加装电源滤波器，可以阻止电网中的干扰进入开关电源、变频器等用电设备，也可以阻止开关电源、变频器等用电设备产生的谐波干扰进入电网；屏蔽技术可以有效地防止电网向外辐射干扰，信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。

3、抑制电压互感器铁磁谐振：采用中性点不接地的电压互感器或采用电容分压器可以从根本上避免铁磁谐振。

4、抑止变压器空载合闸涌流：

根据方程Φ1＝－Φmcos（ω t＋α）＝Φmsinωt，如果合闸时，α＝90（即U1＝U1m便合闸），则：

Φ1＝－Φmcos（ωt＋α）＝Φmsinω t没有暂态分量，合闸后磁通立即进入稳定状态，理论上可以避免冲击涌流过程。

5、 在合适地段加入电容补偿装置，补偿无功波动。

6、正确选择接地点，完善接地系统：系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是系统抗电磁干扰的重要措施之一。

四、结束语

随着非线性电力设备的广泛应用，电力系统中谐波问题越来越严重，对于一个现代化卷烟生产工厂更为突出，变频器、电抗器、变压器、开关电源、伺服驱动等大量的非线性负载，如果处理不好，将会产生很强的谐波，一方面造成了电力设备的损坏，加速绝缘老化，另一方面也影响了计算机、检测系统、通讯系统、控制系统等电子设备正常工作，直接影响生产。

[1]电网设计建设新技术与标准规范手册.电力科技出版社

[2]王兆安等. 机械工业出版社.谐波抑制和无功功率补偿

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.14.003

高雷1973年出生 大学本科 工程师 就职于天津卷烟厂从事设备能源管理工作。