摘要：諧波損耗會(huì)引起電網(wǎng)線損增加，為此需要對諧波進(jìn)行濾波操作以降低線損。現(xiàn)對諧波損耗算法進(jìn)行了研究，從理論上分析了諧波對線損和節(jié)電率的影響，并通過仿真軟件進(jìn)行了驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，超過國標(biāo)的諧波帶來的損耗較大，濾波可以降低線損，提高節(jié)電率，改善電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：諧波損耗;線損;節(jié)電率;仿真

0 引言

電網(wǎng)中的諧波會(huì)引起電氣元件的額外電能損耗。近年來，隨著各種非線性負(fù)荷及電力電子設(shè)備在電網(wǎng)負(fù)載中所占比例的急劇增加，大量的諧波源引起電網(wǎng)供電品質(zhì)下降，同時(shí)引起電能損耗增大?！峨娔苜|(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549—1993）規(guī)定了各等級電壓的諧波限值，但關(guān)于諧波損耗的研究分析并不多，對諧波損耗與節(jié)能降損的關(guān)系探討也較少，而實(shí)際上諧波損耗是一個(gè)很重要的能耗指標(biāo)。諧波損耗計(jì)算對電網(wǎng)節(jié)能降損和電力用戶的諧波治理均具有積極意義。

1 諧波損耗計(jì)算方法

目前關(guān)于諧波損耗的理論研究主要有諧波潮流法和估算法。諧波潮流法能精確計(jì)算出諧波潮流，但要獲取全網(wǎng)諧波數(shù)據(jù)非常不易，計(jì)算量很大。估算法在能夠計(jì)算出基波線損的基礎(chǔ)上，對諧波損耗的估算也是相當(dāng)準(zhǔn)確的，可以應(yīng)用于局部區(qū)域或個(gè)別元件諧波損耗的計(jì)算。本文主要對諧波損耗估算法進(jìn)行了研究分析，利用諧波電流畸變率進(jìn)行諧波損耗的計(jì)算。

一般認(rèn)為電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)供電電壓波形為工頻正弦波形，為了表示出畸變波形偏離正弦波形的程度，一般用諧波含量、總畸變率和h次諧波的含有率來描述。第h次電壓、電流諧波含量分別用HRUh、HRIh表示：

以上即為工程上計(jì)算諧波損耗的估算方法，考慮不管有無集膚效應(yīng)，諧波損耗均為基波損耗的一部分，與基波損耗存在一定的比例關(guān)系。從能量平衡的觀點(diǎn)來分析，該估算方法也是合理的，小部分轉(zhuǎn)化為諧波功率的基波功率，變?yōu)樽⑷腚娋W(wǎng)的諧波電流源，其中一部分諧波功率返回發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)阻抗，分別被發(fā)電機(jī)所吸收和被系統(tǒng)電阻所消耗，大部分諧波功率被負(fù)荷電阻所吸收。

2 諧波對線損和節(jié)電率的影響分析

根據(jù)該公式可較為精確地計(jì)算出不同濾波效率下的諧波占基波損耗的比例，從而得知濾波設(shè)備在消諧方面的節(jié)電率。

3 仿真分析

為進(jìn)一步分析諧波損耗對線損和節(jié)電率的影響，本文利用MATLAB/SIMULINK建立仿真模型，對不同諧波畸變率的諧波損耗進(jìn)行仿真分析。仿真參數(shù)：電源容量1 200 MW;電壓500 kV;負(fù)荷為整流阻感性負(fù)載1 000 MW;6脈波整流。濾波裝置參數(shù)：C型濾波器150 Mvar，雙調(diào)諧濾波器150 Mvar，高通濾波器150 Mvar。

仿真主電路圖如圖1所示。

濾波裝置投切后，通過調(diào)整負(fù)載參數(shù)，改變負(fù)荷注入電網(wǎng)的諧波畸變率，測量諧波損耗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1的仿真測量數(shù)據(jù)表明，超過國標(biāo)（110 kV諧波標(biāo)準(zhǔn)為2.0%，電壓等級越高，諧波標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)越?。┑闹C波被濾除后，節(jié)電率較高，同時(shí)諧波損耗也較大。諧波含量越低，諧波損耗也較低，同時(shí)濾波節(jié)電率也較小。

4 結(jié)語

本文對電網(wǎng)諧波損耗進(jìn)行了研究分析，推導(dǎo)出適用于工程實(shí)踐的諧波損耗算法，并研究了濾波對節(jié)電率的影響，為諧波污染治理的定量計(jì)算和電網(wǎng)節(jié)能降損工作提供了有力支撐，對電網(wǎng)電能質(zhì)量的研究和管理具有一定意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 顧定軍.諧波引起的電能損耗分析[J].電測與儀表，2010，47（Z1）：82-84.

[2] 王兆安，楊君，劉進(jìn)軍，等.諧波抑制與無功功率補(bǔ)償[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3] 王冠.電力系統(tǒng)諧波分析的元件模型和系統(tǒng)仿真[D].杭州：浙江大學(xué)，2003.

收稿日期：2020-09-08

作者簡介：郝俠（1977—），男，江蘇南京人，高級工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。