低压配电抑制谐波的措施

低压配电抑制谐波的措施

郝宗磊

山东电力建设第三工程有限公司    山东青岛   266100

摘要：电能是人们生产生活中必不可少的能源之一，其重要性不言而喻。由于各项非线性负荷应用的普及所产生的谐波对电网的污染日益严重，所以谐波治理逐渐成为目前电力系统急需解决的问题。文章对低压配电系统产生谐波的原因进行分析，并对如何进行谐波治理以及抑制方法进行讨论。

关键词：低压配电；抑制谐波；措施

引言

当下人们的用电需求与日俱增，对电力供电系统提出了更高的供电要求。但是配电系统在运营的过程中仍然存在着一些问题，谐波的存在就是问题之一。谐波会对电力系统的设备造成一定影响，这些设备会在谐波的作用下性能退化、寿命减少。所以如何有效解决电力系统的谐波问题是值得深入研究的课题。

1低压配电的谐波问题现状

低压配电系统谐波污染主要危害：（1）由于谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电压力增大；再者，谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热、噪声增大现象，从而加速绝缘老化，缩短变压器等电气设备的使用寿命，降低供电可靠性；（2）导致电力电缆发热，在三相对称回路中，三次谐波在三相导线中相位相同，在中性线上叠加后产生了3倍于相线的谐波电流和谐波电压，导致了中性线温度升高。大量的变频设备及电子式荧光灯使三次谐波在系统中的占有率增大，因此，谐波引起中性线发热的问题值得关注。当高频电流通过导线时，线路集肤效应加重，线路外表面电流密度加大，就会导致线路(相线及中性线)发热。（3）当配电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，容易形成电场耦合和磁场耦合，三次谐波分量效应更显强烈，并在通讯系统内产生声频干扰。

2低压配电系统谐波的产生原因

人们生活中所使用的电器设备、大功率的焊接设备、通讯设备、信息设备等非线性负荷的电流波形为非标准正弦波。大多数成熟配电网和电力用户当中都存在非线性负荷，也由此而产生了大量的谐波，严重影响了电网的电能质量。尤其是谐波的存在会使低压配电系统、电网电压发生偏差现象，导致配电系统线路损耗增加。很多非线性电气设备是从电网中取用非正弦电流，即使电源给这些符合供给的正弦波形电压，但由于设备只有其电流不随着电压变化的非线性电压、电流特征，使得流过电网的电流是非正弦波形。这种电流波形是由基波和基波频率成整数倍的谐波组成，即产生的谐波会使电网电压严重失真，此外电网还必须向这些负荷产生的谐波提供额外的电能，由此也就对配电系统电能造成大量消耗和浪费。谐波的产生对于电力设备的稳定性也会产生降低影响，进而导致低压配电系统自动和保护设施的误动。大量谐波进入电网后，由于电网阻抗产生谐波压降叠加在电网基波上，由此引发电网的电压畸变，致使电能质量变差。当注入公用电网的谐波超过一定值时，就会影响电网自身以及用电设备的运行，甚至造成故障，加大电力变压器铁损和铜损，缩短变电系统设备使用寿命，对整个低压配电系统都会带来极大的损害。

3低压配电抑制谐波的措施

3.1运用滤波器治理谐波，将线路中的谐波有效过滤

无功补偿谐波治理可以在用户端进行，具体的操作是把有源滤波器或者是无源滤波器植入到用户端。这样就能在用户端实现对谐波的治理。无源滤波器的治理的原理是将谐波电流充分吸收。使用这一方式进行治理需要用到无源网络。无源滤波器的组成部分有电容、电阻和电感。目前这种方式已经得到了广泛的应用。这项工作的关键之处就是要选择合适的无源滤波器，无源滤波器的种类有单调滤波器和双调滤波器，只有选择合适的滤波器才能起到良好的滤波效果。还有一种方法就是在低压配电网的变电站进行谐波治理，这种方式有着管理便捷的特点，而且能够达到系统化的治理效果。在目前的发展阶段中，这种治理方式普遍使用混合型的电力滤波器，这种滤波器不仅有着有源滤波器的治理特点，还有无源滤波器的治理特点。有着更为良好的配电网谐波治理效果。混合型电力滤波器的工作原理有两种，一种是串联的混合型，另一种是并联混合型。在实际的治理工作中要灵活选择治理原理，力求达到最好的治理效果，让谐波对低压配电网造成的影响降低到可以接受的范围内。

3.2 AC电源向以单相方式连接的可调速驱动器供电的配电系统中

该器件包括一个完全被动的并联谐振电路，它具有并联连接的三个无源电分支，并且在AC源的基频的三次谐波频率处具有几乎无限的阻抗，以防止形成三次谐波频率，从而把三次谐波电流作为热量去除或消散。三个无源电分支包括由电容器组成的第一分支，由反应器组成的第二分支和由电阻器组成的第三分支，并联谐振电路与至少一个电源线电连接。通过使用串联连接的电感和电容器组的电压源功率转换器作为新型有源电力滤波器。电源转换器被控制以产生经由串联的电感器和电容器组被转换成补偿电流的补偿电压。补偿电流流入供电器以抑制非线性负载产生的谐波电流。将新组合系统与经典SVC进行比较发现，在实验室的200kVA原型中可以实现。仿真实验结果表明，组合配置可有效稳定系统电压，校正功率因数，抑制谐波电流。

3.3详细了解谐波的含量和负载的性质

根据相关实验资料证明，普通的低压电容补偿设备和可以对谐波起抑制作用的成套滤波器都可以使低压无功补偿得到有效的实现，重要的是合理的区分谐波的大小含量和负载的性质。其中测试谐波的含量需要对谐波测试仪进行有效的运用。区分电力负载的性质应该从以下方面引起注意：（1）负载变化的频率和幅度；（2）三相负载统一协调的高低程度；（3）谐波源在负载中的容量。但是在如造纸业、商用大型场所、制造起重设备行业等这些相对比较特殊的场所或行业，用到的容量较大的变频器和荧光灯会比较多，对其抑制谐波的要求较高，所以应该根据实际情况合理的选择所需要的设备。

结语

综上所述，谐波严重危害电气系统的安全性与稳定性，还会增加额外的电能损耗，缩短设备电气寿命，对低压配电系统的电能质量造成严重污染，影响功率因数，就会导致配电系统的电压以及电流产生波形畸变，导致配电质量变差，因此为了保证电力质量，必须采取有效的措施做好低压配电系统谐波的抑制。因此供电企业一定要提高对谐波影响问题的重视，充分利用无功补偿装置谐波治理技术，有效的解决低压配电线路中的谐波影响，为人们提供更加可靠且稳定的电能，推动供电企业乃至整个电力行业的可持续发展。

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