浅谈工厂供电系统谐波分析与治理

薛运辉

(唐山旭阳化工有限公司，河北 唐山 063600)

浅谈工厂供电系统谐波分析与治理

薛运辉

(唐山旭阳化工有限公司，河北 唐山 063600)

第三次科技革命的到来使得高科技设备在工厂内大范围的使用，现代工厂要想做到节约生产成本，借助高科技的供电设备是不可或缺的。于此同时大量电子设备会产生各种频率的谐波，谐波的存在会对高精度的电子设备产生一定的影响，使其不能正常工作，甚至会对工厂带来灾难性的后果。因此供电系统谐波的分析、治理与消除是极其重要的。本文对工厂供电系统谐波进行了分析，并提出了相关的应对措施。

供电系统谐波；分析；治理

引言：工厂的供电系统是电力系统的终端，因此对其安全性、高效性、环保性要求极其严格。身为电力系统的末端，大量的非线性负荷存在供电系统中，其中包括了频率处理器、环保灯和UPS等。优质的电能质量是保证企业高效运转的有力保证。电压稳定电能优质的电力质量要求电压的上下误差小于等于正常值的5%。非线性负荷会是供电系统谐波分量增多，而产生的谐波会造成变压器不能正常工作、电容器的过载。而且谐波还会对工厂通信系统造成一定的影响，容易使企业的生产与运营混乱。在此背景下，采取相对的治理措施一保证工厂的正常运转时必不可少的。

1 供电系统谐波的产生背景

周期性的对余弦电压进行分级处理是供电系统谐波产生原因之一，在得到与规定电网标定的电波频率的基础上，提升电网频率的分量，这种由于电压的分量不同产生的波称之为谐波。谐波与基波的比例呈函数形式分布，国家的电网之中也常常存在无理数的谐波倍数，称之为非谐波或者无理谐波。谐波的本质是一种电波污染，使工厂电网的正常运行受到影响。工厂供电系统谐波的主流工作方向是对谐波的产生原因，传输的途径，测量的方法，危害和预防手段进行研究，谐波的分布频率在3hz＜X＜39hz的区间之内浮动。

2 供电系统谐波的传输途径

在电压分布较广的工厂供电系统中，它谐波抗阻有着高压和低压不同的特点。谐波的电流指向是由低电压指向高电压，电流大小几乎与高压侧的参数没有函数关系，这种电流被规定为恒流源。与电流相反谐波电压的指向也是由高压侧指向低压侧，这种电压被规定为恒压源。对谐波进行处理时，这个即建立工厂供电网的谐波同价电路的基本原则。

2.1 工厂电网元件的频率特性

在谐波的允许范围里。在混磁场和电涡流的共同作用下，工厂电网元件的谐波特性曲线要引入长线效应，即变压器极其导电线的阻值R和供电系统谐波频率呈正比关系，其等效电感L和电系统谐波频率呈反比关系。导电线和电容的容量C则基本不受电系统谐波频率影响而保持恒定。工厂中电机设备负载可简化的情况下只把电机设备漏感的因素囊括其中。工厂电机漏感的函数特性曲线与变压器的大致相同。

2.2 工厂电路的等效电路

工厂电路可以由电路中各个元件的相关参数 Rn，各个元件的相关特性 Sn组成等效电路。非两相对称接地电路的等效电路往往可以采用单相表示。依据等效工厂供电电路可以精确的计算电路中各个元件的参数。等效工厂供电电路在一定频率的谐波下回发生同等频率的谐振，导致工厂供电系统谐波电流增大。

3 工厂供电系统的谐波允许数值

为了让工厂供电电网的谐波电压在国家标准值以下，对流入工厂电网谐波电流量的检测是非常重要的。在许多发达的工业国家都制定的工厂电网谐波进行管理的方法和相关准则。工厂电网谐波管理条例的制定的原则是电与磁的相似相容，即在一定的电磁干扰下，工厂的机电设备不仅能高效的运转，而且机电设备的运转又不破坏这种电磁环境。为了向国际化的工厂生产标准看齐，我国与上世纪90年代初制定了对工厂电网谐波管理的标准《电能质量：工厂电网谐波》，规定了工厂电网谐波电流的允许范围。

4 工厂供电系统的谐波的参数及危害

（1）供电系统中的谐波含量。工厂电网中的谐波含量是正弦规律性变化电气量中的每个词谐波分量的开平方值和平方值。（2）供电系统中谐波的变化率。表示谐波的变化程度是用其变化函数和导数，是用规律性增加或者减少的电气量中的供电网谐波的参数值与其次谐波分量的有效分比，其单位是百分数。（3）供电系统中谐波的危害。供电网中的谐波电流混入供电的变压器，会对变压器的铁芯磁铁饱和度造成一定的影响，使其损耗加快，减少变压器的使用年限；当供电网中的谐波进入柴油发电机的顶子时，会使其发热率变大，同时也引起转子的效率减小；电网中高效运行的电容器，对大频率谐波的反应比较敏感，谐波会是流经电容的电流远远超过其额定值，这会使电容器的过载工作，甚至还会是电容器老化和损坏。

5 供电系统中谐波的检验与治理

5.1 使用测量仪器对谐波进行检测

检验非两相接地对称系统的谐波，可以运用谐波测量仪，以此来实现对谐波的分析及处理的目的。对谐波的检验在供电系统谐波的研究起到很重要的作用，它是解决其他后续问题的前提。但是供电系统的谐波往往受到很多不确定因素的影响，这就造就了谐波具有随机性的特点，对其实行精确实时的检验往往需要大量的人力物力财力，但是随着科技革命的推进，交流机电设备的发展异常迅速，这就带来了许多检验谐波的高效方法，如谐波变换法、电网络法、模拟滤波法

5.2 从管理层面对谐波的处理采取措施

为了保证工厂正常的工作和高效的运转，采取相应的应对措施来避免谐波的危害变得尤为重要。可对工厂电网的标准进一步加强和对相应的国际规范进行宣传及贯彻，对供电系统中谐波的定义、检验等在工厂里进行科普，明确对供电系统中谐波的治理是一项可以保证工厂高效的措施，也符合21世纪低碳环保的理念。领导层对所管的电网进行系统实时精确的分析，采用科学有效的方法测量，这样既能对谐波的来源进行进一步的掌控，也能为下一步工厂供电系统中谐波的治理提供有效的原始数据。

结语：随着社会经济水平的不断发展，人们对于电力使用的要求越来越高，对于谐波的处理措施也必定会越来越完善，相关的工作人员要把寻找解决谐波的方法作为当前工作重心的主流。技术的不断革新，也必将导致工作效率的速度、精度、智能化的不断革新，为谐波问题的解决提供了硬件基础，从而实现供电质量的提高。

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