霍佑军
（国网新疆电力公司阿克苏供电公司 阿克苏 843000）
摘要：随着科技水平的不断提升，许多非线性设备被广泛应用于各大行业，更多的谐波电流被注入电网，对电能质量造成了影响，从而导致整个电网运行不稳定。电网谐波导致电能耗损大，且严重影响了电力企业的经济效益。谐波是由于周期性电压或电流傅里叶被分解而形成的，所获得的频率是基波整数倍分量含有量，这时则称之为谐波。本文分析了电网谐波的危害及其治理方案，提出了实用性改善措施，为电网更好的安全、可靠运行提供了理论依据。
关键词：电网谐波；谐波危害；治理措施
理想化电力系统中的电能均是恒定频率，且其幅值亦是三相平衡的正序正弦电压，以此方式实现用户供电，不过具体电力运行中，电力系统的负荷量是不定的，这时其三相电压幅值及频率均不能保持不变，且其相位差亦是随时变化的。加上近年来的电气化铁路及冶金工业和化学工业的迅猛发展，非线性负荷被引入电力系统中，导致其冲击性不断加强，且电网非线性及非对称性与波动性问题经常出现，同时电力系统的电压及电流波形也变得非常复杂，这些都严重影响着电力系统，从而影响供电设备的运行安全。因此，分析电网谐波的危害及其治理方案，对电力系统运行水平的提升有着极大现实意义。
一、电网谐波概论
1、电网谐波
电网谐波主要是以傅里叶级数分解周期性非正弦电量，其可获得和电网基波频数一样的分量，且亦可获得超过电网基波频率的分量，这就是电网谐波。谐波频率及基波频率所产生的比值就是谐波次数，电网中往往会出现非整数倍次数，这时就称之为非谐波亦或者是分数谐波，可以说谐波会污染和影响电网的安全运行。电力系统中有着许多谐波源，尤其是某些变流设备，高频谐波电力中问题百出，极易导致变压器及电缆或是其他器件严重损耗，最终导致控制及保护与测量系统功能异常，这时的通信及数据网络会被影响而运行不稳定。需强调的是，电力系统中的谐波是稳态工频整数倍数波形，电网暂态变化会诱发诸多问题，比如过压及欠压都不是谐波范围。同时电网谐波分析应具备大量数据而展开，其间包括三相线路电压及电流，要保持电网不受影响的隐性，就应采用各种方式来防止其间出现问题，确保其安全稳定的运行。
2、治理电网谐波的原则
电力用户引入公共电网谐波电流时，务必满足一定的标准，如果其间谐波电流大于国际规定，这时电力用户就应以适宜的方式来处理其间问题，不然电力企业可停止供电。本文以下述几方面分析了其治理原则：其一，治理标准务必基于国家标准及规范；其二，电网谐波治理方案应确保其效果，且要求其方式简便投资少；其三，电网谐波应严格确定其治理人及方式；其四，电力供应及用户两方应及时交流和沟通，要加强两者之间的合作。电力用户用电规划及设计应全面考虑会出现的电网谐波，并提出针对性处理策略。且于电力用户用电设备投运之前进行严格的验收，严格控制其间各方面质量，待到全面验收完成且达标之后再送电。
二、电网谐波对电力系统的危害
1、附加谐波耗损
电网谐波会导致电力系统中的各种器件出现附加谐波耗损，从而导致发输电设备和电力用户用电设备等方面应用率降低，甚至导致电力系统输电线路温度过高而出现电力事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电网谐波会产生噪音及机械振动，亦或者是过电压等诸多问题，再是某些电气器件局部温度过高，使得电力电容器及电力电缆等电力器件不能稳定运行，这时也缩短了此类电气使用寿命。
2、电力系统局部并联及串联谐振
电网谐波会诱发整个电力系统出现局部并联及串联谐振，从而扩大了电网谐波的范围，导致此类危害不断扩大和延伸。再是电网谐波亦会导致电网备用机组不能带栽，且USB不能充电却一直放电，导致备用机组无电源支撑而停机。
3、二次设备干扰
电网谐波会给电力系统二次设备造成干扰,导致电力系统的继保装置和自动装置误动作。此外,电网谐波还会影响电能计量装置计量的准确性。
4、周围通信干扰
电网谐波会干扰周围通信系统的正常运行,造成通信系统信息丢失,严重情况下还会导致通信系统瘫痪。
无功补偿电容器被损
电网谐波电流的冲击之下,配电网的无功补偿电容器装置极有可能遭到损坏,起保护作用的熔断器、继电器和空开等也会无故熔断和跳开,对配电网的供电可靠性影响极坏。
三、谐波治理的措施
1、报装把关，验收检测
《中华人民共和国电力法》指出：“用户用电不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序”，《供电营业规则》中规定：“用户的非线性阻抗特性的用电设备接入电网运行所注入电网的谐波电流和引起公共连接点至正弦波畸变超过标准时，用户必须采取措施予以消除。”作为供电部门，在用户用电报装时应详细了解其用电性质和用电设备；在确定供电方案时，必须认真核对谐波源设备，建立设备台帐，对谐波源设备容量较大的客户应要求提供谐波危害评估报告；审查设计图纸时充分考虑系统的设计，使所选用设备的谐波控制在标准允许的范围内。谐波评估报告中对谐波有治理要求的，设计方案中应一并考虑谐波治理、监测，谐波治理测试合格后方可供电。
2、技术改进，减小谐波
应定期开展谐波测试工作，对谐波超标的变电站或线路要进行认真分析，找出谐波源，加装设施减小谐波：①谐波的隔离，为了减少低压对 10kV 电网的影响，在 10kV 配电系统中推广使用 D,yn11接线组别额变压器，能有效地减少三、九次谐波的影响；②加装无源滤波装置，根据谐波电流的分布及大小以及无功需求情况设计成几组滤波器，每一组滤波器对应某一次谐波呈低阻抗，高通滤波器对截止频率以上的谐波均呈现低阻抗，C 型滤波具有调谐频带宽，损耗低的特点；③加装有源滤波装置。利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为趋向零，达到较实时补偿谐波电流的目的；④供电系统中无功补偿的同时合理选择串联电抗器。坚持无功补偿接入点谐波背景的测量，合理选择串联电抗器，抑制谐波电流。
3、精心设计，避开谐振
根据《民用建筑电气设计规范(JGJ/T 16 923.3.10)》，“为控制各类非线性用电设备所产生的谐波引起的电网电压正弦波形畸变在合理范围内，宜采取下列措施：各类大功率非线性用电设备变压器的受电电压有多种可供选择时，如选用较低电压不能符合要求，宜选用较高电压。”
4、强化宣传，共同治理
通过各种手段加强标准和相应规范的宣传贯彻，使用户明确谐波治理是一项互惠互利、节能增效、保证电网和设备安全稳定运行的举措。供电方与用电方应在分清谐波来源基础上，多方出资，走共同治理之路。
结束语
现阶段的电网谐波治理工作已经有了多种多样的技术手段,且能够取得良好的治理效果。但电网谐波治理工作的难点在于如何通过严密的管理和细致的工作取得谐波源电力用户的支持与配合,从而切实有效地开展电网谐波治理。从这点来看,电力企业的电网谐波管理工作仍然需要进一步加强。更多的谐波电流引入电网，对电能质量造成了影响，从而导致整个电网运行不稳定。电网谐波导致电能耗损大，且严重影响了电力企业的经济效益。本文对电网谐波进行了简述，并全面分析了电网谐波对电力系统的危害，并提出了适应的谐波治理的方案，为我国电力行业的可持续发展提供可靠的理论性依据。
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论文作者:霍佑军
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：谐波论文; 电网论文; 电流论文; 电力系统论文; 设备论文; 电力论文; 用户论文; 《电力设备》2016年第12期论文;