浅谈电力系统谐波问题

李新洁（山东科技大学，山东 青岛 266590）



浅谈电力系统谐波问题

李新洁
（山东科技大学，山东 青岛 266590）

摘 要：电力系统中三相交流电压，其波形基本是正弦波形。但是随着受各种用电设备的影响，对电力系统电能质量造成了破坏，对供用电设备安全运行造成不良影响，甚至造成严重危害。因此，谐波治理对改进电能质量有积极的作用。

关键词：谐波危害；测试方法；治理方法

0　引言

谐波是电能质量的一项重要指标，它影响到电网安全运行和广大用户各种用电设备的正常工作，因此，对电网谐波的测试非常重要。根据现场的各项技术参数和实测结果，当超过国标规定值时，应采取有效措施。

1　谐波危害

电力系统谐波来自于两个方面：一是来自于输配电系统；二是用电设备。用电设备是产生谐波主要原因。其危害主要表现有以下几方面：

（1） 大大降低电力设备效率，增加电力设备的损耗，使设备过热。

（2）使电磁式继电器动作失去选择性，造成保护装置误动或拒动，影响继电保护和自动装置的动作可靠性，造成系统事故，不利于电网的安全稳定运行。

（3）干扰通信系统，使通信系统工作不稳定，影响通话的质量。

（4）使电视机等图形畸变，使元件温度过热；造成计算机及数据处理系统发生错误，严重时会损害机器。

（5）对测量和计量仪器仪表产生测量误差，造成计量不准确。

2　谐波监测

谐波不仅严重影响电力系统的合理经济运行，对电力系统和用电设备产生重大影响和危害，而且还会导致电力测量不准确，直接影响供电企业的经济效益。为减少谐波对电能质量和计量的影响，开展谐波测试是治理谐波的重要措施。

测试方法：

（1）谐波普测能了解该地区的谐波状况，测试应选择在电网正常运行方式下。

（2）电力用户谐波测量能及时掌握谐波源的各种情况，重点检测向电网输入谐波电流或电压的设备。

（3）测试重要污染源用户接入点的电压和电流时，应采集该接入点的线路PT和线路CT的二次侧电流、尽可能在负荷高峰时开展测试。

（4）验证性谐波测量，是验证谐波分析计算的结果以及计算提供依据，如：分组电容器投入、切除，谐波源投入断开等。

3　电力谐波的抑制措施

防止和减少用户谐波源对电网的污染，使电气设备有一个良好的运行环境，保证电网的电能质量，治理谐波干扰是供电企业一项很重要的工作，重点可采取以下措施：

（1）严格执行有关电力谐波的国家标准，严把入网关，增强监督检查的力度，严格审查新建谐波源，把好新增谐波源用户的业扩增容环节。

（2）对于用电负荷具有冲击性、随机性的用户，为了提高供电系统承受谐波的能力，可以装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置。

（3）对于大容量设备，如电容器组，可采用串联电抗器的方式，以抑制电力谐波的产生。

（4）对容量在100kVA及以上整流装置和非线性设备的用户，必须加装分流滤波装置，达到就近吸收谐波的目的，否则不能入网送电。

（5）根据实际情况合理选择电压，并尽可能保持电压稳定及三相电压的平衡。

（6）换流装置是系统主要的谐波源之一，对于换流装置可采用增加相数来降低谐波电流的有效值。

4　谐波治理

谐波治理本着“谁污染，谁治理”的原则，为电网的安全、稳定、经济运行发挥了一定的作用。从负载变化和负载产生谐波电流变化总趋势来看，当负载减少，负载产生谐波电流呈下降趋势，虽然TCR产生的谐波电流有所增加，但供电臂上谐波源所产生的总谐波电流通常都小于负载谐波源95%谐波电流，滤波器仍然能够满足滤波要求，滤波器与它联用是理想的方案，目前是理想的调节方法。

SVC的实时动态无功补偿效能，有效降低了因机车所引起的电流冲击及电压波动，使电能质量得以优化。

举例：某钢厂的主要谐波源用电设备为中频炉，对于中频炉来说，工作时的功率因数比较高，所以只要考虑能够满足滤波要求就可以，而不必考虑基波时的无功补偿，根据电弧炉产生谐波的情况，提出了在110kV进线侧安装针对3次、5次和6次单调谐滤波器，采用三套单回路调谐滤波器的方案解决谐波超标问题，滤除3次、5次、6次谐波并兼作高通，这种方式接线简单，投资少，安装调试方便、效果好。在实际治理过程中，由于治理费用问题，在其使用的部分设备低压侧进行电能质量治理，经过初步治理后测试数据显示3、6次谐波得到了一定的控制，谐波电流总含量抑制在允许值以下，但5次谐波电流反而有所扩大，在连续两年的测试中发现钢厂最关键的问题是闪变问题，只有在闪变问题解决后才能更好的治理谐波问题。目前，对抑制因钢厂电弧炉引起的闪变存在一定技术难度，但可采用SVC的方法来抑制电压下跌、电压上升、过电压及电压波动与闪变，对谐波与闪变同时及有效的治理有一定的效果。炼钢电弧炉采用SVC后还可以提高功率因素，降低损耗，缩短钢的熔炼时间，降低单位电耗，提高钢产量等优点，此方法在这种类型中应用效果较好， 应用得也比较多，技术上相对比较成熟。

5　结束语

谐波治理面临诸多困难，非线性负荷每时每刻都在发生着变化，如电弧炉、中频炉在出炉时会停运，在熔化和冶炼过程中，出力又有变化，而目前有源滤波器尚未全面推广。从技术上说，目前对谐波治理有一定难度，只能加强用电设备的治理工作。谐波的治理任重道远，还要求我们加强监测，及时将数据上报给需求侧中心、客户服务中心及生技部门，大家共同探讨拿出治理方法并及时与用户沟通解决，更好的服务于电网建设，提高供电质量。

参考文献：

［1］张晓东，杨洪耕.SVC在电铁谐波抑制中的研究［M］.四川电力技术，2004.

［2］董其国.电能质量技术问答［J］.中国电力出版社.

［3］程浩忠，艾芹，张志刚，朱子述.电能质量［H］.清华大学出版社.

［4］袁晓东.电能质量问题探讨.

［5］袁晓东.江苏电网电能质量问题.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.147