高雷 上海煙草（集團(tuán)）公司天津卷煙 300163

電網(wǎng)諧波的危害及治理方法

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隨著非線性電力設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中諧波問題越來越嚴(yán)重，本文介紹了電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因、危害和治理思路。

電網(wǎng)；諧波；危害；治理

一、前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種電氣設(shè)備的普及，各行各業(yè)和人民生活對供電質(zhì)量及供電可靠性的要求也越來越多，因為受諧波電流污染的公用電源，輕者干擾設(shè)備正常運(yùn)行，影響人們的正常生活，重者致使工業(yè)上的大型生產(chǎn)線、系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓，會造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，因此電網(wǎng)諧波的問題是供電系統(tǒng)必須考慮的關(guān)鍵問題之一 。下面對電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生、危害和治理方法給予介紹。

二、電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生與危害

電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生一方面是由于發(fā)電機(jī)制造工藝很難保證電樞表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波分布，輸出電流會稍偏離正弦電流，這樣電源本身就產(chǎn)生諧波，另一方面是非線性負(fù)載造成的，因為電流流經(jīng)非線性負(fù)載時，負(fù)載上電流為非正弦電波，即產(chǎn)生了諧波。比如：開關(guān)電源、UPS電源的高次諧波、變頻調(diào)速過程中整流、逆變產(chǎn)生高次諧波，變壓器空載合閘涌流產(chǎn)生諧波、電壓互感器鐵磁諧振過電壓以及熒光燈系統(tǒng)等等。

電網(wǎng)諧波的危害一方面污染公共電網(wǎng)，造成向公用電網(wǎng)的中性線注入更多電流，造成超載、發(fā)熱，影響電力正常輸送。另一方面使接入該電網(wǎng)的用電設(shè)備壽命縮短、接地保護(hù)功能失常、遙控功能失常等無法正常工作，甚至?xí)斐晒收匣驌p壞。比如：諧波電流，特別是3次及其倍數(shù)諧波侵入三角形連接的變壓器，會在其繞組中形成環(huán)流，使繞組發(fā)熱，對Y形連接中性線接地系統(tǒng)中，侵入變壓器的中性線的3次諧波電流會使中性線發(fā)熱；在諧波的長期作用下，金屬化膜電容器會加速老化；高次諧波電流會使輸電線路功耗增加及造成絕緣擊穿；增加旋轉(zhuǎn)電機(jī)的損耗；影響或干擾測量儀表、通訊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的工作。 試想如果飛機(jī)場、醫(yī)院或者大型現(xiàn)代化生產(chǎn)工廠，一旦用電設(shè)備因諧波干擾無法正常工作，將會產(chǎn)生何等嚴(yán)重的后果。

三、電網(wǎng)諧波的治理方法

電網(wǎng)諧波治理是個綜合治理過程，總的原則為抑制諧波產(chǎn)生源，切斷或衰減諧波的傳播途徑，提高裝置和系統(tǒng)的抗干擾能力。一方面設(shè)計整機(jī)電源時需留有較大貯備量，以滿足測量、控制裝置負(fù)載的較大變化范圍，采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的諧波干擾；另一方面要加強(qiáng)設(shè)備的管理防止諧波的產(chǎn)生：

1、對干擾大的設(shè)備與測控裝置采用不同相線供電：因為測量、控制裝置的許多干擾是由電源線竄入的。

2、采用電源濾波及屏蔽：在非線性用電設(shè)備輸入端加裝電源濾波器，可以阻止電網(wǎng)中的干擾進(jìn)入開關(guān)電源、變頻器等用電設(shè)備，也可以阻止開關(guān)電源、變頻器等用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波干擾進(jìn)入電網(wǎng)；屏蔽技術(shù)可以有效地防止電網(wǎng)向外輻射干擾，信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。

3、抑制電壓互感器鐵磁諧振：采用中性點(diǎn)不接地的電壓互感器或采用電容分壓器可以從根本上避免鐵磁諧振。

4、抑止變壓器空載合閘涌流：

根據(jù)方程Φ1＝－Φmcos（ω t＋α）＝Φmsinωt，如果合閘時，α＝90（即U1＝U1m便合閘），則：

Φ1＝－Φmcos（ωt＋α）＝Φmsinω t沒有暫態(tài)分量，合閘后磁通立即進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，理論上可以避免沖擊涌流過程。

5、 在合適地段加入電容補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償無功波動。

6、正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)：系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

四、結(jié)束語

隨著非線性電力設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中諧波問題越來越嚴(yán)重，對于一個現(xiàn)代化卷煙生產(chǎn)工廠更為突出，變頻器、電抗器、變壓器、開關(guān)電源、伺服驅(qū)動等大量的非線性負(fù)載，如果處理不好，將會產(chǎn)生很強(qiáng)的諧波，一方面造成了電力設(shè)備的損壞，加速絕緣老化，另一方面也影響了計算機(jī)、檢測系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等電子設(shè)備正常工作，直接影響生產(chǎn)。

[1]電網(wǎng)設(shè)計建設(shè)新技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范手冊.電力科技出版社

[2]王兆安等. 機(jī)械工業(yè)出版社.諧波抑制和無功功率補(bǔ)償

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.14.003

高雷1973年出生 大學(xué)本科 工程師 就職于天津卷煙廠從事設(shè)備能源管理工作。