摘要：电网的供电质量对区域生产、经济和人民生活带来较大的影响，电网谐波的存在会对电能质量带来严重的污染，供电企业要加大对电网谐波进行治理，提高电网谐波治理技术，通过采取技术和管理措施，确保电网谐波治理能够取得良好的效果，努力为社会提供更加清洁的能源。本文论述了谐波的产生、危害，重点从技术和管理的角度研究了电网谐波的治理方法和措施。
关键词：谐波；危害；抑制；治理
谐振波干扰已成为当前电力系统中对电能质量造成影响的重大问题，其所带来的危害较大，但对于谐波可以通过采取必要的措施来进行抑制，这是一项综合性的治理过程中，通过对谐波进行治理，可以有效的实现对供货电品质进行改善，强化对谐波治理的各项规范措施，特别是当前农村电网中，需要对谐波治理给予充分的重视，认识到谐波治理对于节能降损及确保电网安全、稳定运行的重要性。
一、电网谐波的产生
1.电源本身谐波
由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此，产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。
2.由非线性负载所致
2.1非线性负载。谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。
2.2谐波源的分类
成为谐波源的非线性用电设备，就其非线性特性而言主要以下3大类：
2.2.1电子开关型：主要为各种交直流变流装置、双向晶闸管可控开关设备以及PWM变频器等电力电子设备：
2.2.2铁磁饱和型：各种铁芯设备，如变压器、电抗器、电动机等，其铁磁饱和特性呈现非线性：
2.2.3电弧型：交流电焊机和交流电弧炉等。
二.谐波对电力系统的危害
2.1对电力电容器的危害
当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍；对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化，从而缩短电容器的使用寿命、加速老化。
2.2对电力电缆的危害
由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小。另外，电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联，提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联，在一定数值的电感与电容下可能发生谐振，造成绝缘击穿。特别是3次（及其倍数）谐波侵入三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组发热。对Y形连接中性线接地系统中，侵入变压器的中性线的3次谐波电流会使中性线发热。
2.3对保护系统的影响
供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于继电器采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒动。受谐波影响厂区内无功补偿自动控制仪和PMC电动机控制保护仪有烧毁现象，公司内曾经因自动控制设备的不明原因停机，而造成生产系统停产。
2.4对电动机的危害
谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力，增加噪音量。厂区内电机有烧毁现象，电机线圈经常被高次谐波电压击穿，导致更换电机。进行谐波治理后，可减小电机的烧毁故障，节约更换电机费用和人工成本。
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2.5对弱电系统设备的干扰
对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备，电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中，产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比，传导则通过公共接地耦合，有大量不平衡电流流入接地极，从而干扰弱电系统。
三.谐波抑制方法
谐波的干扰已成为当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”，其危害虽然很大，但还是可以抑制的。解决谐波问题主要采取以下几方面的措施：
3.1管理措施
加强宣传，使人们进一步了解谐波的定义、产生原因、危害及测量方法。加强标准IEC6100及国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》的宣传贯彻，明确谐波治理是一项互利互惠、节能降损、保证电网和设备安全运行的措施。电力发供电部门、用户都需正确测量，长期收集数据，确定谐波源的位置及产生的原因。为治理谐波提供详细的实时数据。 电力部门对供电侧的系统进行改造，安装必要的设备来抑制和消除谐波，提高发电、供电、配电系统的电能质量和可靠性。用户根据自身的需要，单独在用户进线处或内部线路处安装电能质量装置，以改善受电的电能质量。这种方案不涉及电价的调整。完全由用户自行投资，比较适合我国现阶段的供电情况，提高用户终端允许电力干扰的能力。
3.2技术措施
3.2.1 滤波
所谓的滤波就是，一个电信号中有若干种成分，把其中一部分交流信号过滤掉就叫滤波。一般将电力电网或电力设备中某些不需要的交流信号去掉，通常采用滤波的手段。可以很好的消除谐波，尤其是高次谐波。滤波又可以分为有源滤波和无源滤波。就目前来说，无源滤波应用较多，效果较好，价格较低。包括三种形式：
（1）串联滤波。对3次谐波的抑制效果明显。
（2）并联滤波。可以滤出多次谐波，并给系统提供无功补偿，是应用最广泛的消除谐波，净化电源的装置。
（3）低通滤波（串并混合）。对高次谐波治理效果更佳。
3.2.2接地
通过正确的接地，可能有效的以地系统外来干扰起到有效的抑制作用，而且设备本身对外界的干扰也能够有效的降低。但在实际应用系统中，存在着系统内电源零线、地线不分的情况，而且控制系统屏敝地连接也较为混乱，对系统的稳定性和可靠性带来较大的影响。在正常接地过程中，变频器的接地需要与其他动力设备的接地点有效的分开，不能共用接地。
3.2.3屏蔽
屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏；输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线（ac380v）及控制线（ac220v）完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。
3.2.4采用多相脉冲整流
在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下，可采用多相整流的方法。12相脉冲整流THDV大约为10%～15%，18相脉冲整流的THDV约为3%～8%，满足国际标准的要求。缺点是需要专用变压器，不利于设备的改造，价格较高。
3.2.5采用电抗器
在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。
四、结束语
由于电网系统中接入大量的非线性负荷所产生的谐波电流，引起电压及电流的波形畸变，严重影响供电质量，影响设备运行，造成能源浪费；抑制和治理谐波电流成为亟待解决的问题，采用电容器串联一定电抗率的电抗器组成调谐滤波器能有效地消除和抑制谐波，改善电能质量，提高功率因数，为企业节约电费。
参考文献
[1]郑渠案.电力系统谐波治理浅析[J].天津电力技术，2011（01）.
论文作者:翟晓洁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/28
标签：谐波论文; 电流论文; 电网论文; 电容器论文; 系统论文; 干扰论文; 抑制论文; 《电力设备》2017年第21期论文;