10kV电力系统谐波污染问题研究

赵丹

摘 要：目前我国工业化进程显著增长，供电系统的承栽力也逐渐增加，社会发展的重要因素之一是供电质量。在供电过程中，常见的有害现象之一是谐波，它能破坏用电设备的正常运转与供电网络的顺利运行。

关键词：10kV电力系统 谐波污染 供电系统

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-198X（2015）02（c）-0079-02

文章主要从10kV电力系统谐波污染原因、情况，及谐波对计量的影响程度，研究谐波对一定范围电网的影响，分析两种谐波对10kV系统产生的机理，并采取相关措施尽可能避免电力系统被污染。在理想的电力系统中，电能是以恒定的频率和电压供给广大用户使用的，但在现实的操作过程中，电能的频率和电压是有变化幅度的。因此下文主要阐述供电系统中频率与电压的关系，也是当下所面临的重要课题。

1 电力系统的谐波产生原因与污染危害

1.1 电力系统的谐波产生原因

根据10kV电力供电系统中线路结构，从科学的角度来分析其出现原因，并制定有效可行的措施，大幅度的减少谐波对10kV电力系统造成的破坏。影响电力系统的谐波主要原因有电力系统供电线路由于输电线路的阻抗，在频率上使得供电线路的电阻随着频率的升高而不断扩大范围。当受到集肤效应后，导体在谐波电流中的电阻会大幅度增加，导致导体的温度激剧上升，其绝缘性的效果也变弱，严重可甚引起火灾和短路。在目前的电力系統设备中，大多数保护性能比较好的性自动设备都是在基波量的基础之上设置的，同时，在谐波的影响范围下，容易出现各种情况的安全问题，如供电线路中的每段距离保护出现失衡，电流保护装置因主负荷电压出现异动而启动等，都威胁着供电系统的安全，并极可能造成重大破坏。

1.2 电力系统中非线性负载

在电力系统中电能的线性负载，其中电流与电压容易形成线性关系，同时在10kV电力系统中，电流的非线性负载之上的电流则转变为非正弦电波，在这个过程中往往会产生谐波。当前，我国主要的非线性负载设备产生谐波的方式分别为：变压器空载合闸产生谐波；电容器组开断时的电压干扰；开关电源产生高次谐波；电弧炉运行过程中引起的电压波动；整流器和逆变器之间相互作用产生的谐波电压、电流，电压互感器磁铁谐振过电压。

1.3 电力系统中谐波污染的危害

10kV电力系统稳定方式下的谐波在电力系统分析中是当前首要的问题之一。所谓“谐波源”指的是特定的电力系统波形畸变，而不是如今才有的新设备，即非线性电力负荷，或称非线性用电设备。自交流电技术发展至今，它们是电力系统中某些网络或地区严重出现谐波，并将它们限制在可控制的范围内。

目前，我国主要的发电方式为水电、核能、风力和火电发电等，诸多因素的不和谐导致供电机的功率激剧变增长，电流在实际运行过程中，极易形成谐波。

从发电机方面来说，发电机是供电系统中最主要的供电来源，但是很多发电机制造厂商没有正确使用科学的制作方式来制造发电机，并且发电机机械制作精度没有符合国家合格标准。同时，另外三相绕组绝缘性由于对称性不足，它生产的发电机设计程度没有达到符合国家的标准，铁心的规格与制作过程中存在误差，直接影响发电机在现实运行过程中，由于电枢表面磁感应强度分布偏离正弦波，而产生谐波。

2 综合治理10kV电力系统谐波及具体措施

2.1 10kV电力系统具体措施设置滤波装置及探究谐波用途

首先做好电网的规划和布局相关的工作。同时通过对电网进行合理的布局和规划，让10kV电能的质量得到有利的保障，做好电网的规划和布局工作，使电能的质量得到显著的提高，以确保10kV配网工程技术能够安全稳定的运行。其次，对于一些新增的线路和电源，应该充分利用其有效率，并相对较高的新设备，确保设备的新设备的经久耐用。此外，在对配网进行布局和规划以后，10kV配网应该充分利用环网的接线和回路辐射，并及时进行供电。也要对旧的配电线路进行及时的休整，对其影响较大的线路，根据规模的广度，分别进行较大的更新，同时还要利用双电源及时进行补充电量。这种方法不仅能够降低新设备的要求，还能够减少不必要的生产投资。最后在没有大规模的停电过程中进行施工，必要时完善施工的过程，以免造成10kV配网工程的大幅度的滑坡。同时在一些居民生活比较密集的地方或者化工厂将架空线路更改成绝缘性导线，并且在比较繁华的地带做好城市的具体规划，在有特殊要求的地段合理利用电缆进行敷设。

2.2 设置滤波装置及探究谐波用途

我目前使用的负控装置和电费计量装置均为电波电流，在分析电网谐波问题时，不必将思考范围扩大，导致计量装置中的电容元件被击穿，但要考虑线段的谐频阻抗和谐计量及烧坏计量仪表、损失电量及频导纳对谐波的影响，例如将谐波范围放大，容易引起造成设备损坏，无功补偿装置电容器频繁击穿。目前，谐波发生的源头是我国的10kV电网中最常用的谐波抑制方法，即产生谐波的电力设备出安装滤波装置。其工作原理是利用滤波装置来过滤掉供电系统中的谐波，以至于电网达到稳定的状态。其优点是操作原理简单易懂，运行与维护成本较低，其不足之处是滤波装置容易由于电网参数的更改而失去原有的功效，并且因为其本身的工作原理，可能消耗掉很大程度的电能。同时有缘滤波装置的工作原理是，合理利用供电网络中的谐波，可以检测其角度、频率、与幅值等参数，合理采用目前现有的谐波过滤装置来发射与其相同频率、角度互补的谐波，就可以使其互相抵消，以至于减少谐波污染。

2.3 合理利用谐波的优势及意义

通过合理利用谐波，其优势是效果好、操作性强，缺点是有源滤波设备投入量过高，其产生的维护费相对较高，难度增大。另一方面，也可采取无源滤波与有源滤波相结合的方法，在谐波产生的源头安装带有无源滤波装置和缘滤波装置的结合体，依据谐波的具体实际情况，决定采用哪种方式来处理供电线路中的谐波，此方法可操作性强，效果好，运行与维护成本都比较低，性价比较高。有利于避免10kV电力系统谐波进一步的污染。

为了更好地保证用电质量，减少10kV电力系统谐波的危害，必须把谐波控制在合理范围之内。采用交流滤波装置吸收近距离的谐波源，使所产生的谐波电流降低到合理范围内连接谐波电压，它一般由电力电抗器、电容器和电阻器适当结合而成，运行过程中它与谐波源相互连接，除滤波外还兼顾无功补偿的需要。（如表l）列述三种减少谐波的技术方法，以供设计人员使用参考。通过以上论研究得出，只有充分增强对电气设备的监控，选用合适的消除谐波装置，让谐波难以进入10kV电网，即可从根本上解决谐波污染问题，保证整体电网及设备的运行安全。

3 结语

综上所诉，随着社会经济的快速发展，计算机技术的普及，人们对生活质量的要求越来越高，电能源匮乏情况愈演愈烈，电能作为人们日常生活的必须品，

其质量本身的问题也日益受到越来越多的人关注。为了提高供电稳10kV配网工程的建设是我国一项工序非常复杂系统的工程。在实际的过程中，为了确保10kV电力系统技术施工中的安全性，要求广大设计施工人员之间团结合作，相互监督，同时，在电力系统过程中，更要注重其内部结构，及相关细节方面的工作。因此，相关的专业工程技术人员要在工作中要有不断进取的精神，同时还要学会如何创新，进而为我国的电网做一份贡献。

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