电力谐波对供配电系统影响与对策分析

李勇

摘 要：在电力系统当中，因为负荷呈现出非线性，经常会导致电流以及电压的波形出现畸变进而偏离正弦波，产生多种谐波分量进而导致供电电压以及电流波形出现了一定的畸变。谐波的含量会对于波形的质量带来一定的影响，并且会对于电力系统带来非常大的威胁，引起电力设施使用年限缩短、电力设施发热、电流或是电压谐振、绝缘击穿等，进而对于电气设备带来巨大的损害，乃至对于整体电力系统的稳定运行带来一定的干扰，因为应该对于电力系统的谐波分布情况，开展科学有效的治理对策。

关键词：电力谐波;供配电系统;影响;对策

1.电力系统的谐波源

电力设施的负荷具备非线性的特点，导致电流以及电压波形产生畸变进而引起谐波分量。伴随着当前工业的不断进步以及信息电子技术的不断使用，电力系统当中的非线性负荷不断增多，在电力系统当中产生了众多的谐波源。通过对于负荷开展特性分析，可以将谐波源划分成四种类型：

1.1含电弧以及铁磁非线性设备的谐波源

在钢铁行业当中，电弧炉所形成的谐波占据该种类型谐波的比例比较大。电弧的伏安特性具备标准的非线性特征，加之电弧的长度受到对流气流、炉料、电磁力以及电极移动在熔化过程当中的滑动以及崩落的影响，电弧电流的改变没有一定的规律，进而产生一系列的谐波，形成了重点的谐波源。另外，在工业行业当中更加广泛的利用电弧焊设施、硅铁炉以及矿热炉等也是在该种非线性电力负荷范围当中。

1.2整流以及换流电子器形成的谐波源

电子行业当中的晶闸管整流以及换流技术在工业领域当中被更多利用，已经成为了谐波的关键源头，包含用以高压直流输电的逆变装置以及大容量整流装置，在工业制造当中广泛利用的晶闸管整流电源以及变频器，加之铁路电气化当中机车所利用到的交流单相整流供电电源。

1.3多种家用电器所含有的谐波

在家用电器当中有些电器包含非线性元件，比如电视机、荧光灯以及稳压电源等等，即使单个容量比较小，然而数目较多并且分布廣泛，在电网负荷当中具备相当大的比例，谐波的影响应该引起重视。

1.4电力电容器以及附加串联电抗器对于谐波的扩大

在电力系统当中，如果无功补偿电容器配备不合理的时候，将会对于电网当中的谐波起到放大效果，对于配电网当中的高次谐波含量带来比较大的影响。

2.谐波给电力系统带来的危害

谐波的含量将会对于波形的质量带来影响，将会对于供电网络的正常运转带来巨大的干扰，乃至于威胁到电气设施以及整体电力系统的可靠运行。利用对于电力系统的谐波开展分析，现总结出了下述的危害：

（1）谐波将会导致旋转电机的额外损耗极大的提升，导致出力减少，加快绝缘以及老化，重点表现为电动机的效率降低，出现过热情况等。

（2）谐波在经过电压器的时候，将会因为集肤效应以及邻近效应进而在变压器的绕组当中出现附加的损耗。

（3）次谐波及其倍率的谐波在变压器三角方式的接法绕组当中所产生的环流将使得变压器的绕组过热，与此同时变压器的噪声加大。

（4）在高次谐波电流通过串联电抗器的时候，将会在串联电抗器之上产生过高的电压降，使得电抗器的匝间绝缘受到损害。

（5）谐波电压作用在对于频率比较敏感的电容元件上面的时候，会使其产生严重的过电流，使得发热加快介质出现老化。

3.治理谐波的措施

3.1无源滤波

无源滤波装置一般说的就是某些无源器件构成的无功补偿以及谐波整治的设备，这些设施通常就是几个无源滤波器利用并联的形式结合的。每一滤波器在一个频带当中或是两个谐波频率的附近显现出低阻抗的特征，它可以十分高效的对于谐波电流开展吸收处置，这样一来会导致电网当中的谐波电流量逐渐降低，这样也就能够实现对于谐波数目开展控制的目标。另外，在该过程当中还需要做出一定的无功补偿，该种滤波器在利用过程当中十分简便也十分便捷，然而它也面临着很多的不足。首先是它只能对于几次谐波开展限制，与此同时在某些情况之下对于谐波还会带来一定的放大效果。其次是智能对于那些无功进行补偿，无法确保补偿的精准度。最后就是其本身的体积以及质量相对比较大。

3.2有源滤波

有源滤波一般是通过两个部分组成的，一个部分就是指令电流运算电路，另一个就是补偿电流发生电路。指令电流运算电路的重点就是要对于补偿对象的电流谐波以及无功等电流分量开展整体上的校验。补偿电流发生电路通常来说就是结合指令电流运算电路所给出的相关信息，这样就能够产生电路运行所用到的补偿电流。通过运算输出指令信息，补偿电流发生电路所出现的补偿电流也在不断的降低，这就导致电源一侧的电流谐波获得更为高效的限制，乃至只有基波。结合接入到电网当中的形式，有滤波器可以划分成并联有源滤波器以及串联有源滤波器，近几年以来还设计出了串联混合以及并联混合型的滤波器。有源滤波器即使在谐型处置方面具备其显著的特征，但是其具备着损耗较高，整体投入比无源滤波器多出不少的不足，所以在大容量的滤波器设备当中还在使用。伴随着电子半导体器件以及微电子控制器的不断进步，有源电力滤波器的性价比将逐渐提升，所以有源滤波器将会成为以后谐波限制装置的重点进步趋势。有源滤波跟无源滤波相比较来说，具备下述明显特征：首先，可滤的谐波次数能够达到50次;其次，能够选取仅仅除去谐波的操作方式或是不但去除谐波有开展无功功率补偿的操作方式。

有源滤波器即使在谐波治理方面具备非常多的优势，然而由于利用了众多的大功率器件，仅仅是使用有源滤波器的投入是非常高的。有很多国内的工矿单位原本就装设的大源滤波设备，但是现如今为了改善现如今设施的需求而采取了二极管整流或是晶闸管相控整流设备，导致谐波类型变得更繁杂、谐波量出现的更高，导致原来的无源滤波设备没有办法符合崭新的需求，但是重新购置较大容量有源滤波设备的价格又太昂贵。所以，可以考虑把小容量的有源电力滤波器跟原来的无源电力滤波器一同使用，进而形成混合电力滤波器。

3.3其他治理措施

（1）增多整流设备的脉冲数。因为多项整流出现特征谐波的谐波数n跟脉冲数p是成正相关的，所以其出现的谐波电流方均根植又和n成反相关，因此增多整流设备的脉冲数目就能够降低因为整流而出现的谐波电流。

（2）在夜里断开功率因素的电容器，其中的原理为，夜里通常都是轻负载，电容器的连接或许会导致跟系统阻抗之间出现谐振而导致高次谐波的放大。

（3）连接串联电抗器。在电力客户处，对于那些不带电抗器的电容器，需要连接串联的电抗器，已经连接电抗器的就需要强化限制高次谐波的水平，都能够用作限制高次谐波影响的相关对策。

（4）调节系统供电以及电网之间的具体接线方法，开展科学合理的转换。该项对策是根据电力网的实际构成分析研究的系统谐波的科学分布形式，并且还会使得电力网不会由于低谷负荷时段而导致电力网的电压太高，进而导致谐波增加。

4.结语

在节能减排的趋势不断发展的背景之下，使用科学合理的对策对于电力谐波开展整治已经变得十分必要。采取有源电力滤波器对于谐波开展整治具备使用范围广泛、整治效果优良等诸多优势，更好了解该种技术手段，高效的对于电力谐波开展整治，具备十分重要的意义。与此同时，推广以及使用电力谐波治理技术是有关专业人士的重要义务与责任。本篇文章首先探讨了有关电力谐波对于电力系统的影响，然后重点分析了相关的整治对策，在内容以及形式方面还存在着很多的不足，希望业内人士给予指正，并希望本篇文章能够对推动我国电力行业发展发挥一定的促进作用。

参考文献：

[1]胡子侯;电力谐波的治理措施[J];沿海企业与科技;2008年04期

[2]李杰珍;黎建华;电力谐波对电网安全的危害[J];四川电力技术;2006年05期

（中国石油新疆油田分公司重油开发公司）