电网谐波抑制技术及提高电能质量的方法研究

张婷

摘 要：大量电子电力设备和非线性负载在电网当中的接入满足了人们各项生活生产工作的需求，但是这种新型非线性负載的接入也导致电网的谐波问题严重，电网实际电能质量下降，进而对电网的实际应用造成一定威胁。电网电压的波动、闪变和间歇性的间断导致电能质量呈现出不稳定性。要确保电网能够提供的稳定的电力供应服务，就要对电网谐波抑制技术及提高电能质量的方法进行分析，减少电网谐波问题和电压不稳定问题对电网稳定性造成的威胁。

关键词：电网;谐波抑制技术;电能质量;提高

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.182

电网当中谐波污染、电压不稳定等问题的出现对电力的稳定供应造成严重影响，如何提高对电网谐波的抑制、提高电网整体的电能质量是当下电力企业发展必须克服的问题。对电能质量的提高能够为居民生活和各项生产提供稳定的电力支持，要求从谐波污染的治理出发，重点对谐波的抑制技术和提高电能质量的方法研究，满足对高质量电能日益增长的需求。

1 电网电能质量存在的问题

1.1 谐波问题

谐波的出现会导致电源波发生恶性变化，导致电网受到不同程度影响。在大面积的水平面往往会产生谐波，一些大功率的电力设备工作时避免不了一些谐波的产生。在交变频系统的调速工作时，或产生谐波和基频，进而发生谐振。谐波本身的危害较大，其会使导致电容发生老化现象，甚至出现发热和击穿的严重问题[1]。谐波电流还会对电网的补偿装置造成严重影响，在一定的频率下产生谐振，产生过电压和过电流，损坏电网线路。谐波还会增加电网的输电消耗，一些高频电流甚至会导致电网导线的使用寿命缩短，增加导线电阻，影响输配电速度。电机中谐波出现会使电机产生谐波磁链，电机转子方受到高频电流影响，以此大量振动和噪声，减低电机工作效率。

1.2 电压波动、闪变和短暂中断

变电、输电当中都需要电机给予动力的支持，在一些特殊情况电机的负荷将会出现不平稳的变化，影响电机运行稳定。大型电机启动中负荷变化较明显，在工作状态异常条件下，电机负荷变化幅度较大，即使在无功功率状态下也会产生波动。负荷的波动导致电机母线电压不稳定，波动、闪变和间歇性的中断会损害电机的寿命，增加使用风险，剧烈波动将会导致电力事故发生[2]。

电压的短暂性中断是一项严重的电网事故，短暂性中断将影响电能的质量。在电压中断的过程中，其均方根迅速降低，严重的将达到额定值1%左右。在电能质量发生问题时，电压均方根急剧缩小，产生中断现象。电力系统中出现电压中断属于正常情况，但是频繁的电压中断会降低电力配送质量，必须采取措施控制电压中断的发生。

2 电网谐波抑制技术

2.1 降低元器件谐波含量

降低电子电力器件中谐波含量能够有效抑制谐波造成的危害。可从变流装置设备上出发，对变流装置的结构进行设计，将一些必要的控制策略融入到装置当中，减少谐波的产生。

（1）脉宽调制整流器。脉宽调制整流器是在对应频率周期中对不等宽交流电压脉冲进行合理调制，在傅里叶级数展开式的支持下实现对制定谐波的减少和消除，实现对基波幅值的管理和控制。从脉宽调制整流器自身结构组成上来讲，各个开关要采用脉宽调制信号实现合理控制，确保输入电流的稳定性[3]。

（2）多脉波变流技术的运用。脉波的实际数量决定了其对谐波的抑制效率，电网工作中一些大型设备的脉波变流器通过对脉波数量的增加有效的抑制了谐波电流的产生。但是脉波的数量越大，其对整流变压器的体积要求就越大，结构设计就越困难，导致整流变压器的生产设计成本较大，对变流器的保护和控制也不能够合理开展。

3 电网电压的稳定性措施

（1）静止无功补偿。通过并联电容电感，以大容量晶闸管设置开关，强化对电网无功波动监控，对其进行在线补偿。静止无功补偿技术可抑制电压变形和波动。

（2）静止同步补偿。借助变换器调控电压，对电压相位和幅值加强监督，实现对电网输送功率（无功功率）的调整。以调节变流器输出电压起到控制无功功率的作用。

此外，静止同步补偿适用于低电压情况，静止无功补偿在低电压补偿效率较低。静止同步补偿稳定性较强，功耗低，实用价值高。实际工作中要根据具体工作和经济预算等合理选择电压稳定措施，将两者结合起来，充分发挥各自优势。

4 电压间歇性中断的防治

4.1 动态电压调节

动态电压调节在现代电压补偿中使用广泛，通过对设备间电压源型变换器设置，对电压进行合理补偿。动态电压能够合理控制电压的瞬时变化，以串联、并联、串并结合的动态电压调节，对一些电压跌落的严重情况通过补偿技术满足能量供应，稳定电网输配电需求。

4.2 储能技术

储能技术能够实现对电能质量的合理管控。通过储能设备和电能转换的控制，实现对电网的科学管理。储能技术可以适应电网故障后的紧急应急电源使用，提高电网供电的可行性和可靠性。此外，储能技术还能够有效的控制电网电压，确保电网电压的平稳性。超导储装置的运用主要是借助电磁场的优势进行储能，这种装置放电速度较高，且使用寿命长，在一些较大的电网设备工作中有较广阔的应用空间，能够合理的调节电网电能质量。

5 结束语

综上所述，当下电网中电子器件应用会导致大量谐波产生，谐波的产生将会污染电网的电能质量，造成一些列的电网故障出现。而电网的负荷特点会导致电压出现波动、闪变和间歇性中断，给电网的稳定运行带来严重威胁。对电网谐波抑制技术及提高电能质量的方法的研究能够有效的解决上述问题，营造出稳定的电网环境，为我国各方面发展提供有力的电力支持，促进我国经济的不断进步。

参考文献：

[1]徐洋.电网谐波抑制技术及提高电能质量的方法研究[J].电源技术应用，2016（09）：32-35.

[2]孙煜哲.配电网电能质量控制技术的研究[J].通讯世界，2017（20）：198-199.

[3]张龙.电能质量谐波控制研究[J].工业c，2016（06）：00264.