摘要：随着科技的进步及电力电子技术的迅猛发展，出现了许多非线性负荷，由于通过非线性负荷的电流和电压不满足线性关系，因而使电路中的电流和电压的波形发生了畸变，即出现了谐波。谐波的出现不仅污染了供配电系统，而且当严重超标时，不仅会对供配电系统造成影响，还会对一些电气设备和计量器件等造成误动作或者损坏。因此，对谐波的治理是非常必要的。要对楼宇供配电系统的谐波进行治理，必须先搞清楚办公楼宇谐波的来源，以便有针对的采取措施限制和消除谐波，从而改善供电质量。本文分析了办公楼宇供配电系统的谐波治理设计。
关键词：办公楼宇；供配电系统；谐波治理设计；
电能质量是指提供给用户的电能品质的优劣程度。通常以电压、频率和波形等指标来衡量。电压指电压偏差、电压波动和闪变、电压不平衡度等指标，频率指频率偏差，波形指电压正弦波形畸变率。其中谐波问题一直是主要的电能质量问题。能够导致用电设备故障或不能正常工作的电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。治理好谐波，不仅能降低电能损耗，而且能延长设备使用寿命，改善电磁环境，提高产品的品质。
一、常见的谐波源及危害
在办公楼宇的供配电系统中，谐波的来源有两方面。一是供电电网本身存在的谐波。但这种情况产生的谐波在电网中的含量很少，一般不会对电网产生太大的影响。二是非线性用电设备产生的谐波。由于设备的非线性，所以流过设备的电流与电压不成正比，从而使电流的正弦波形发生畸变，产生谐波。此种谐波在供配电系统中存在的比例很大，是我们在工程中要治理的重点部分。办公楼宇中常用的非线性设备有变频空调、开关电源、计算机等，产生的谐波含量高，并且功率因数低，造成供电质量严重下降。通过对电网谐波的检测发现非线性用电设备直接接入电网是电网谐波产生的主要原因，整数次谐波、非整数次谐波等多样化、影响程度较强的谐波，均是非线性用电设备引起，电力电子设备、波动负荷、
感应电动机等在工业生产中都比较常见的设备都会产生电网谐波，甚至在工业生产中应用的荧光灯、高压汞灯、高压钠灯等电源设备也会在使用中产生谐波，由此可见针对电网谐波的治理主要以用电设备产生的谐波为主。谐波造成的危害有下面几个方面：影响电网的供电质量和线路的稳定运行；对电力设备造成危害；对用电设备造成危害；对人体产生危害。在实践中人们发现谐波的产生对电网、电力设备、用电设备等各方面都会产生影响，在电网方面，首先，通过对实际案例的分析总结，人们发现谐波既能降低电网中继电保护装置保护动作的灵敏性，又能影响其准确性，导致继电保护装置在谐波含有率不足10%或超出40%的情况下无法真正的实现继电保护的作用，使电网的危险性增加。
二、办公楼宇供配电系统的谐波治理设计
1.严格控制非线性用电设备与电源之间的电气距离。此种方法是通过有意识的降低供配电系统阻抗，使供电电压等级上升，实现降低电力谐波产生的实际危害的目的，例如，多次谐波治理后，了解要治理的办公楼楼宇供配电系统的电压等级，以确定谐波治理的目标值达到国家的标准要求。根据国家制定的谐波标准，确定楼宇供电系统的电压限值和谐波电流限值。注意需要进行短路容量和用电协议容量两项换算。在电气距离相比之前明显降低的情况下谐波对电气设备的危害缩减，实践证明达到谐波治理目的，但此治理方法对资金投入和电网规划协调可行性的依赖较强。
2.控制谐波的隔距。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆大量实践证明供配电系统中产生的谐波除对本级电网构成威胁外，其在变压器处理后也会对上一级甚至几级电网构成影响，所以在治理的过程中必须对其影响范围和程度进行治理，结合此思路人们在实践中进行不断的探索，例如在对三相整流变压器进行接线时采用 Y/Δ、YO/Δ、YO/Y 的方法，对三次及三的倍数次谐波都可以有较好的抵制效果，使谐波在整个电网中的影响范围得到缩减。
3.安装滤波器及静止无功补偿装置。现阶段所应用的滤波器分为无源与有源两种，前者是通过将串联或并联 L、C 的滤波器连接在变压器二次侧出口，使其产生与谐波相对应的谐振，滤波器两侧的电压在谐波发生时几乎消失，缩减变压器一次侧谐波分量，但在应用的过程中需要考虑电网抗阻和运行状态对补偿实际效果的干扰，而且当并联应用与滤波器形成并联谐振会加大谐波的危害性，对滤波器的使用性能构成直接的威胁，所以前者的实际应用范围受到严重的限制；而后者是在谐波电流从补偿对象上已经检测出后，利用补偿装置生成与其大小相同但极性相反的补偿电流，使基波分量这种不会产生实际影响的因素生成，此种滤波器受电网抗阻的影响较小，所以应用范围较大。而针对在工业生产中应用的轧钢机等非线性冲击负荷设备产生的随机谐波，应针对性的安装静止无功补偿装置，使供配电系统整体抗谐波能力得到提升。
4.补偿电容器组不同接线方式的谐波性能。按照晶闸管和电容器的连接方式，可以把无功补偿装置电容器组接线方式分为三角形接线、星形无中线接线、星形有中线接线三种类型。由于电容器对谐波电流有放大作用，不同接线方式对谐波产生有不同影响,因此不同接线方式有不同的谐波特性。而且国内的低压配电系统多采用“零地合一”的三相四线制供电方式，如果因为某种原因引起接地电阻不为零，将会使电网电压中性点发生偏移,严重时有可能危害人身和设备安全。因此，对电容器组星形有中线接法无功补偿装置来讲，较常用的方法为在中性线上加装电抗器以限制涌流和抑制谐波。若设电抗器感抗为单相电容容抗的k倍，对于基波而言，由于三相完全对称,将不会在中性线上产生电流。电容器组加装串联电抗器后，串联电抗器越大，则谐波严重放大区域越小；串联电抗器越大，则合闸涌流越小；串联电抗器将引起电容器组端子电压上升，支路电流增加。因此，还要防止电容器组的基波过电压和过补偿。
5.选用有源或无源滤波器。一是选用有源滤波器( APF) 是电力电子自动控制技术和高速计算机等最新技术的综合，APF 是根据电流互感器测量负荷电流的谐波含量并经过实时运算后，通过逆变器产生一个和系统中各次谐波大小相等，相位相反的谐波电流注入到电网中，以达到消谐的目的。二是无功补偿电流是根据系统无功量需求动态变化的，不会出现过补偿，柔性的无功补偿不会产生涌流冲击。另外，通过外部采集电流信号送至控制谐波分离模块。该模块将基波成分分离，将谐波成分已发出的补偿电流比较，得到差值为实时补偿信号输出到驱动电路，触发逆变器将补偿电流注入到电网中，实现滤除谐波的功能。
抑制谐波已经成为供配电系统设计中不可缺少的重要内容，需要不断地总结经验，针对不同的工程，选用合理的治理方案，将谐波影响控制在国家标准范围内。但是由于非线性设备的复杂性、多样性等，决定了谐波的治理也是复杂的、多样的。这就要求工程项目设计时必须认真分析、比较，从中选取最合适、最有效的性价比高的治理方案。
参考文献
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[3]曾立群.刍议电力谐波对供配电系统的影响和治理策略[J].江西建材，2014，14: 213．
论文作者:肖咸林
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/24
标签：谐波论文; 电网论文; 电压论文; 电流论文; 设备论文; 系统论文; 滤波器论文; 《防护工程》2017年第7期论文;