论电网中谐波的危害及治理控制措施.doc

1、1论电网中谐波的危害及治理控制措施中图分类号：V242.3+1 文献标识码： A 文章编号： 【摘要】本文主要分析了电网中谐波所产生的危害，并针对问题提出了相应的治理控制措施，供参考。 【关键词】电网谐波；危害；控制措施 【 abstract 】 this paper mainly analyzes the harmonic wave in the power grid generated harm, and proposes the corresponding administrative control measures, for reference. 【 key words 】 the

2、harmonic; Harm; Control measures 随着各种产生谐波的电力电子设备，家用电器，非线性及冲击性用电设备的不断增加，构成了电力系统中电能质量的主要污染，对电力系统造成不良影响，甚至造成严重的危害。电力电子装置所产生的谐波污染已成为阻碍电力电子技术自身发展的重大障碍。 1.电网中谐波的产生 电力系统谐波的产生主要源于两大方面：其一是由于系统在运行过程中本身产生谐波，例如发电机、变压器制造上的缺欠或风能、太阳能发电造成的谐波；其二则是非线性负荷造成的。例如工业生产中，广泛2应用大容量晶闸管、可控硅整流器、逆变器、变流器等电子设备，这些设备应用在大到轧钢机、电力机车、电镀设

3、备、电弧炉，小到变频启动电机（VFDS） 、不间断电源（UPS） 、计算机、医疗设备、冰箱、微波炉等形成非线性负荷。就电网的发展来看，非线性负荷的惊人发展则是造成谐波污染的主要根源。 由于电力系统中存在着各种各样的非线性元件，如大型变流设备、大型电弧炉、感应电炉、电焊机、变压器、电动机、各种气体放电光源等，使电力系统和用户处线路内的三相交流电的波形发生畸变，由原来的周期性正弦交流电变成了周期性的非正弦交流电。周期性的非正弦交流电进行傅里叶级数分解可得基波(其频率与工频相同 )以及频率为基波频率整数倍的各次谐波，基波以外的各次谐波通常称为“高次谐波” 。高次谐波的产生，将严重影响电力系统的供电质

4、量和用户的用电质量及用电安全。 2.谐波对电网的危害 电网中产生的谐波达到一定的程度时，会对电网运行、电网中电气设备以及连接的负载都会产生严重危害，主要表现在以下几个方面： 2.1 谐波对电网运行的危害 谐波对电网运行的危害主要有：谐波可使电力系统发生电压谐振，从而在线路上产生谐振过电压，这就有可能使线路和设备的绝缘被击穿，造成短路事故；谐波还可造成系统的继电保护和自动装置误动作，影响系统的正常运行；谐波量大时能使系统中反应工频正弦量的多数监视、测量仪表出现误差；谐波的存在不仅影响通讯系统通话的清晰度，3严重时会产生谐振干扰整个通讯系统；谐波还会影响功率因数补偿效果；谐波严重时可使计算机系统失

5、控。 2.2 谐波对电网电气设备的危害 谐波对电网电气设备的危害主要有：对发电机、电动机的影响：感应电动势中的高次谐波在同步电机气隙中磁性磁场沿电枢表而的分布一般呈平顶波形。利用傅里叶级数可将其分解为基波和一系列小波形。谐波次数 V=1、3、5、7，高次谐波电动势的存在，使发电机的电动势波形变坏，而且发电机本身的杂散损耗增大，温升增同，串入电网的谐波电流还会干扰通信；对变压器的影响：由于变压器中磁路常出现饱和状态，这时，励磁电流中会出现三次谐波磁通，它通过油箱壁或其它构件时，将在这些构件中产生涡流损耗，从而使变压器效率变低，缩短变压器的使用寿命；对电力电容器的影响：谐波电压加在电容器两端时，电

6、容器对谐波电流呈现较小的阻抗，且谐波次数越高，阻抗越小，因此电容器很容易发生过载甚至烧毁。 3.电网谐波的治理措施 在电能质量 ?公用电网谐波中规定，公用电网谐波电压限值：电网额定电压为 0.38KV 时，电压总谐波畸变率5.0%，电网额定电压为 10KV 时，电压总谐波畸变率4.0%。若谐波量超过限值，必须采取措施予以治理。谐波的治理工作主要应从技术和管理两个方面入手。 3.1 谐波治理的技术措施 电力系统谐波的治理措施可分为预防性和补偿性两种。预防性措施包括：供电设备 4(如电容器、变压器、发电机等 )在设计、制造、配置等方面采取减少谐波的措施；通过增加整流器的脉动数或采用可控整流来限制电

7、力谐波的主要来源一一整流器的谐波。补偿措施包括： 改变馈线参数；采用滤波器。 滤波器大体又可分为有源滤波器和无源滤波器和混合型滤波装置。采用无源滤波器（PPF） 。对负荷变化不大，谐波超标次数种类不多的，可采取简单经济的无源 LC 滤波器来滤波，但需结合负荷工况实现分级投入，以确保运行工况在低负荷时也不会谐波超标。采用有源滤波器（APF） 。在谐波源附近和公用电网节点处装设并联型或串联型 APF,可以有效的起到补偿或隔离谐波的作用，并联型还可以进行无功功率补偿，但装置造价较高。采用混合型滤波装置。相对于负荷变化较大，谐波超标次数种类较多时，可以采用有源滤波器与 LC 滤波器混合使用方式，首先利

8、用结构简单、成本低的 LC 滤波器分担大部份补偿消谐任务，再利用有源滤波器优良的补偿性能，两者结合，既克服有源滤波容量大、成本高的缺点，又可使整个系统取得良好的性能，达到对复杂负荷工况的谐波消除效果。 3.2 谐波治理的管理措施 要做好电网谐波的治理工作，我们不仅要采用先进、科学的技术措施，还要在管理上加大力度，强化以下几方而的管理措施： （1）严把谐波源入网关。大、中、小型非线性负荷接入电网时，必须满足电能质量规定的要求。以实测结果作为验收的依据，验收中若发现谐波超标严重，应限期制定抑制谐波措施。影响电网安全运行的，电5力部门可停止供电。 （2）坚持开展对变电所和重点用户的谐波测试工作，逐步

9、建立非线性用户技术档案。对一些非线性负荷严重的企业要重点落实监督和测试工作，确保各类谐波治理设备都能够正常工作，发挥谐波治理作用。 （3）对谐波治理工作实行量化考核治理工作。相关部门可以做出一套实际有效的考核制度，对于各单位和企业在谐波治理工作方面实现量化考核，对于在谐波治理工作和电网电能质量做出突出贡献的企业给予一定程度的奖励。 4.结论 地区电网的电能质量的好坏直接关系到区域工业生产、经济的发展，也与人民的生活切实相关，而电网谐波是电能质量的主要污染，因此，对电网谐波的治理工作对于电力系统而言意义重大。本文论述了谐波的产生、危害，重点从技术和管理的角度研究了电网谐波的治理方法和措施。随着我国电能质量治理工作的深入开展，我们应该不断在技术上不断创新，在制度上大力革新，争取能在电网谐波治理方面取得更大的成就，保证为社会提供清洁的能源。 【参考文献】 1罗邵屏，罗安等 .谐波治理的研究进展.变流技术与电力牵引.2007 年 6 月. 2罗海 .电网谐波的危害及其抑制.内蒙占科技与经济.2008 年 1 月. 63吕正劝 .中低压电网的谐波治理.机电工程技术 .2008 年第 37卷第 2 期.