低压配电网谐波分析与治理关键技术研究

中国汽车工业工程有限公司 徐建伟

低压配电网谐波分析与治理关键技术研究

中国汽车工业工程有限公司 徐建伟

电气设备的发展以及应用已经离不开电力电子技术，其中值得我们注意的是电力电子设备它已经黑我们的供电网络带来了极为严重的污染以及破坏，甚至是谐波已经受到了严重的影响，给我们供电网络的设备造成了极为严重的影响，谐波受损，就会使得电能使用率下降，运行速度降低，用电的设备也会受到严重的制约。所以说现在谐波的问题要引起我们极大的重视。然而想从根本上解决这谐波污染的问题，必须首先要找到谐波的源头。为此，如何正确地判定各谐波源的位置及准确地量化区分各自的谐波责任，并以此作为谐波潮流计算及来用经济手段惩罚谐波污染超标用户的基础，成了谐波问题的分析和综合治理领域中的首要问题。

低压；配电网；谐波；治理

1 引言

电力工程中最为重要的一部分就是电网，它不论是在人们的用电过程中，还是在输电或者是配电过程中都是非常重要的，而其中的配电工程更是有节省能源降低损耗的一大功能，是非常必要的，它的等级范围也是不同的，可是如今谐波受到的打击非常的严重，已经被人们所关注，而且胁逼与配电网又是同意品级的，谐波一旦出现什么问题，对配电网的影响可想而知，所以要对谐波产生的损耗追根究底就是更为严峻的一件事情了。

2 配电网谐波损耗的数学模型

电力设备自身的损耗搓成是包括两方面的，也就是说有基波损耗以及谐波损耗这两大类，而且葛洪设备的损耗程度都是不一样的，其中基波的损耗要比谐波的损耗低好几倍好要多。也就是说设备不同，所表现出来的数值以及自身的含义都是不一样的，这是不尽相同的。我们从电力设备的角度来看，其中会出现的网络谐波她的损耗主要就是体现在配电网上面，而它的损耗系数也是研究的主要内容之一，这是恩不能够忽略的。

3 谐波的概述

谐波是电能质量中最重要的问题，对电力系统安全、经济、有效的运行有很大的影响。谐波的来源主要就是电源、输配电系统、变流装置以及负荷等。在微电网中，整流逆变器、变频器以及其他电力电子装置等现代电子技术的大量应用，都会伴随着不少的谐波出现，谐波出现之后，就会进入到电网之中，这样电网中的电流以及电压或者是其中的波形都会发生不同的变化。并且，微电网中的电子元件也会因为谐波产生附加热效应，使电能质量降低，影响电网中的用电设备安全、有效、经济的运行；局部电网也会因为谐波问题出现谐波谐振问题，增加谐波的含有率，严重的情况甚至会把设备损坏；其中自动装置以及继电保护的装置也会出现很多的问题需要我们解决，一旦它们出现问题，就会使得电能的计算以及测量非常不准，导致其中的数据异常，无法提供有效地参考数值。其中对于微电网的外面一部分来说，谐波也会干扰附近的通信系统使通讯质量下降，会产生一定的噪声污染，如果干扰严重，甚至会使信息丢失，通信系统瘫痪。

4 谐波源辨识的分析方法

4.1 谐波源定位方法

谐波源定位是指通过检测用户与系统的PCC点的数据，定性地分析用户侧与系统侧对PCC点的谐波会产生异常的大小有所影响；一旦使用者的影响大于对PCC，这就表明主谐波源食杂影虎那一面的，反之则认为系统侧为主谐波源。基于现在的情况，我们可以知道，谐波源是可以有两种办法的，一种韩国就是有谐波阻抗的谐波源，还有一种就是功率潮流的判断方法，这是需要我们明确的，不能忽略的一个方面。

4.2 谐波发射水平估计

在电力系统中往往是存在背景谐波，电网中的任何一个关注PCC节点的谐波电压与谐波电流是当前用户及系统其它的谐波源一起作用的结果，各个谐波源之间会相互作用及影响，所以，我们需要知道稀薄的含量在用户的数值到底是多少，一定要准确的知道其中的数值，不能丢之弃之。

又由于系统的电流与电压都有矢量性，某些谐波源的谐波电流及电压在PCC处可能是互相抵消的，从而它们产生的谐波降低了PCC处的谐波水平。这也即是说，谐波源所要承担的谐波污染责任不一定等于它产生的谐波，它产生的部分谐波可能与其它谐波源产生的谐波相互抵消而不用承担责任。

5 谐波的抑制措施以及关键技术

5.1 无源滤波器

这种滤波装置结构比较简单，由简单的电容电感和电阻元件组装而成，所以又称为L、C滤波器。其工作原理主要是依靠其L、C元件产生谐振，当谐振所产生的谐波与电网内谐波分量相等时候，就能滤除相应频率的谐波分量。这种滤波器一般装设在负载设备的端部。构成谐振回路其优点是：投资较小、维护相对便捷、结构简易等。作为当前很流行的滤波装置其还能起到无功补偿的作用。但其自身也存在不足之处：

我们可以肯定的就是系统的阻抗是与谐波产生的效果有关联的，可是需要注意的就是一旦遇到低频率或者是大幅度的谐波，阻抗就会失去其自身的作用，而且它们所在的环境也是能够影响到装置的效率，需要我们特别关注。

5.2 有源滤波器(APF)

有源滤波器的工作原理就是利用其自身结构对电网中的谐波分量进行补偿。这种补偿就是产生同样幅值但是相位却相反的谐波分量，与原有的谐波的分量一旦加到一起之后，就会有很多的分量会在其中被消除，这是与我们的无源谐波器有很大的区分，它是不会受到参数特性的影响，而且其中的有源滤波器可以通过对于电网中各次谐波的补偿来控制闪变现象，同时对于无功功率的补偿也会起到一定的作用。而且在可控性和快速相应方面的的表现也是很突出的

5.3 混合滤波器

有源电力的滤波器和无源的滤波器一起组成装置说的就是滤波装置，起航作为负载这一方面的及时谐波源，二者的作用各不相同，但是互相配合才能起到滤波的作用。得到信号的指令之后，是需呀我们按照指令去执行以及操作的，其中有补偿的电流会出现，会把电流中存在的谐波取消掉，使它清除，这就是我们所说的动态补偿，当其中谐波的电流比较小的时候，就会产生过载的情况，同时会受到阻抗特性的极大影响，反之亦然。APF电路中指令电流运算电路用来检测谐波成分。

6 结束语

本文以降低线路损耗，降低畸变功率损耗。对有功功率的总体影响十分有限，而降低畸变功率损耗的效果十分明显；拟制谐波电流，对电压易击穿设备能够起到保护作用；拟制了谐波电流，中线电流明显减小了，提高了变压器的容量；提高了低压配电网的安全性。拟制谐波电流，中线电流大幅减小，可消除由于中线电流大带来的安全隐患。

[1]肖湘宁.电能质量分析与控制[M]北京:中国电力出版社,2004．

[2]李建民.浅谈配电网谐波的危害及其治理措施[J].科技创新与应用,2014(34):155.