如何解决主动配电网谐波问题

宋娜娜+李娜娜+张贤

摘 要：为了解决主动配电网系统之中的谐波问题，需要技术人员掌握谐波问题的特点，并根据谐波的治理情况采取相应的措施。本文就主动配电网体系中的谐波问题进行了分析。

关键词：主动类型；电网；谐波

为了提升供电系统的环保性以及能源供应的多样化发展，目前的供电系统逐渐引入了一些可再生类型能源发电的模式，比如风能发电模式、太阳能发电模式，这些模式的应用为电能供应系统的发展提供了新的发展思路，但同时这些新型的供电模在实际的发电阶段中，由于环境因素、技术因素等方面的影响，使得这些模式所产生的电能带有一定的间歇性以及不稳定性，进而给整个电网系统带来一定的谐波影响，为此需要技术人员采用相应技术进行解决。

1 配电网运行中谐波问题概述

因为火力类型的发电模式在发电的阶段会消耗掉大量的不可再生类型能源，由此电力供应系统在目前发展中逐渐的减少了传统类型发电模式使用频率，并且为了保证发电总量能保持恒定，在供电系统中逐渐引入了大量的新型发电模式，这些方面的发展变化都预示着在接下来的电网系统发展中会出现数量庞大的分布类型电源系统，在这样的条件下，主动类型的配电网系统也就随之产生。

新出的分布类型电源系统由于实际运用时间较短，进而较多方面还存在一定的不足之处，比如新型风力发电模式或者是太阳能发电模式在发电的阶段中有时会出现间歇性以及随机性，进而也就会使得发电量存在不规律性以及一定波动性。其次，新型的发电模式因为设备构造方面以及能源转化方面的影响，造成了大部分的分布式类型的电源系统所产生的电能不能直接接入到电网系统之中，为了顺利的将分布式类型的电源系统接入到现行的供电系统之中，需要技术人员能在系统之中安装脉冲宽度方面的调节设备，但脉冲宽度方面的调节设备虽然能促进分布式类型电源的运用以及发展，同时也会在使用阶段中给供电系统带来大量的谐波。当电网系统逐步完成更新建设，在分布式类型电源系统数量有所增加之后，就会使得配电网系统的整体质量逐步恶化。从这个角度来看，谐波问题的治理工作也就和供电系统的发展有着机密的联系。

2 谐波的危害

（1）谐波会在电气元件上消耗了额外的谐波电能，导致电网中能量的使用效率出现下滑，另外当过大的三次谐波电流流过中性输电线时，会额外产生大量热量，严重时发生火灾。

（2）谐波会导致某些电气装置无法正常运行。谐波能在电机上消耗额外的能力，还可能导致振动、发出噪声以及出现电压过高；增加变压器、电容器、电缆等设备上产生的热量，导致设备的绝缘出现老化、降低设备的使用寿命。用整流器给电动机供电会产生幅度比较大的电压畸变。

（3）谐波可能导致配电网的部分地区发生谐振现象，放大了谐波，使得之前所述的损耗加重，增大了严重故障的发生几率。集肤效应和邻近效应导致谐波电流在输电线路上产生的热量大于测量所得有效电流造成的预计发热量。集肤效应指的是输电线路外部屏蔽了其内部，从而导致电流集中在导线表面，导致输电线路的电阻随着电流频率以及其本身直径的增加而变大。邻近效应指的是输电线路磁场导致相邻导线内部的电流分布产生畸变。采用三相四线制的输电线路给单相负载提供电能时，过高的3次谐波电流会在整流器中产生大小相当于1.7倍相电流的中性线电流，导致其出现过负荷。

（4）谐波会导致继电保护与自动装置产生误动作，比如自动准同期设备、音频负荷控制设备、故障录波设备、输电线路的各种距离保护、纵联差动保护、主变压器的复合电压起动过电流保护以及发电机的负序电流保护等。像变压器合闸时的涌流这样的暂态过程中，会产生幅值较大的谐波污染，更容易致使继电保护和自动装置的发生误动作。此外那些比较依靠数据采样的数字式继电保护装置及微机继电保护装置也十分容易受谐波分量的扰动。

3 治理主动类型配电网系统中谐波的措施

主动类型配电网系统中的谐波问题，在新型环保发电模式应用逐渐广泛的情况下变得更加突出。为了解决谐波方面的问题，技术人员也在积极的探索谐波问题的应对措施，以期提升电网系统的整体质量，现阶段针对谐波问题出现了三种常见的处理方式。

3.1 手段治理措施

受端治理措施在实际的应用之中主要是针对电气设备所采取的治理措施，在实际的应用之中，手段治理措施主要是通过相应的技术，使原本受到谐波影响的电气设备不在被谐波影响，最终实现保证电气设备正常运行的目标，在运用阶段主要有以下一些方法：

首先，可以在供电系统建设中以及运行阶段，根据各个地区特点以及供电方式，选择电压等级数值较高、容量数值较高的系统节点。其次，造成供电系统之中谐波数值较高的因素比较多，其中还包括补偿类型电容器方面的影响因素，针对这一情况应对补偿类型的电容器结构进行改进，降低或者是消除补偿类型电容器对于谐波产生的放大效果。第三，还行可以从电气设备方面着手，强化电气设备对于供电系统之中谐波的抵抗能力。第四，在对供电系统之中电气设备实施保护的阶段中，还要充分的认识到一些电气设备的特殊性，并且对于这一部分的电气设备在防护阶段中要能根据这些设备的特点采取专门的保护措。

但是在使用手段治理技术的时候还要能充分的认识到，这种技术对于谐波的治理是一种被动类型的治理技术，并未主动类型配电网之中的谐波问题本身采取对策，没有从根本上解决电网系统的中谐波问题所造成的影响，这也使得这种技术的应用受到了限制。

3.2 主动治理

主动治理旨在通过采用比较高端的技术改进电力电子器件的控制方式，消除谐波源或者减弱其产生的谐波。主要有以下几种方法：

首先，开发功率因数为1的变流器；其次，改变变流装置的脉冲数、相数，采用移相的方法来减少其产生的谐波；第三，合理地配置谐波源，选择适当的工作模式。在区域内实现谐波源之间互补，对于互相有加强效果的谐波源实行分散与交替应用，对于会产生大量谐波的工作模式进行适度的控制。第四，采用多重化技术。同时运用多个变流装置或者采用多重化技术对电力电子装置的多个波形进行叠加，来滤除某些次数的谐波，从而降低谐波含量；最后主动注入特定频次的谐波分量，从而抵消該次谐波。

4 结束语

针对分布式电源引入谐波的情况，应采用电力滤波器综合配置的方法进行主动配电网谐波综合治理。首先采用无源电力滤波器通过网络固有节点法治理含量较多的谐波次数，然后分步逐个加入有源电力滤波器进一步改善滤波效果。

参考文献

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