摘要：电力资源是人们生产、生活中不可或缺的重要资源，在推动工业化建设、保障社会稳定等方面做出了突出的贡献。经过几十年来的努力建设，我国已经构建了相对比较完善的电力网络系统，各种先进、新兴电力电子设备在电力网络中的应用，为满足人们逐渐提高的用电需求奠定了良好的基础。但是，电力网络系统之中，电力电子设备在运行的过程中也容易出现一些问题，从而影响电力网络系统的安全、稳定运行，其中一个最为突出的问题便是谐波问题。本文主要对电力电子设备谐波的危害进行了分析，并提出了有针对性的解决对策。
关键词：电力电子设备；谐波的危害；解决对策
在近些年的发展中，推进了工业生产水平的弊端提升，在电力系统中变频技术和电力电子设备有着广泛的应用。然而与此同时其会出现诸多谐波，导致了电网质量受到影响，也会对配电系统产生一定的污染。谐波污染同时也会影响到配电系统的有序运行。配电系统安全等造成较为的危害，同时通过谐波导致的电气设备问题也会促使其出现事故的概念上升。电网谐波会对用电设备和配电系统的有序运行造成危害。
1.电子设备的谐波现象及原因
电子设备的电源一般是整流电源，只在交流电压接近峰值时，整流管才导通有输入电流。由于在一周期内导通的时间很短，又必须维持设备正常的工作电流，所以输入电流呈脉冲状。这种脉冲状输入电流的基波含量小，而谐波含量大，且工作电流越大，脉冲电流的幅值就越大，形成严重的畸变电流注入低压电网，成为不可忽视的谐波源。
电子计算机和电视机的谐波电流含量大，谐波电流总畸变率高。这样高含量的负载谐波电流在负荷使用高峰期注入低压电网，会造成电网电压和电流总谐波畸变率升高，对电能质量产生影响，如果超过国标规定的限值，还可能造成危害。
2.电力电子设备谐波的危害
2.1弱电系统设备
我国已经建立了相对完善的电力网络系统，但由于受到各种因素的影响，导致电力网络系统在运行过程中存在着诸多问题。电力电子设备的谐波，通过静电感应、电磁感应耦合到电力网络系统之中，便会给弱电系统设备的稳定性造成极大的影响，严重妨碍电力系统的安全运行。电感应的强度与谐波的干扰频率虽然没有直接的联系，但通过公共接地，谐波也会对弱电系统设备产生极大的影响，大量不平衡电流流至接地极，严重干扰着弱电系统的稳定性。
2.2电动机
在目前的电力网络系统中，电动机是一种较为重要的基础设备，电动机的实际运行效率同运行质量，会对整个电力网络系统的稳定和安全性造成直接的影响。在其出现谐波则就会促使异步电动机出现耗损的幅度提升，从而降低了电动机的生产效率，导致了电动机发生过热情况，出现了电力事故，发生较大的损失。在其出现负序谐波时，那么电动机的内部则会出现负序旋转磁场，构成了同电动机设备运行方向相悖的扭矩，因为有着此种制动作用的制约，导致了电动机具体运行效率的逐渐降低。
2.3对低压开关设备的危害
对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响越大；热磁型的断路器，由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热，使得额定电流降低与脱扣电流降低；电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其是检测峰值的电子断路器，额定电流降低得更多。
3.电力电子设备谐波的解决对策
3.1科学化管理
为实现对电力电子设备谐波的有效治理，应采取经济约束、法律约束的手段，转变以往电力电子设备谐波治理工作“先污染、后治理”的局面，化被动为主动，预防电力电子设备谐波的出现。在选择电力电子设备的时候，应严格遵循国家相关标准中的规定，加强对谐波含量指标的检测与评定，对于不符合要求的电力电子设备，一律不得投入使用，从而在源头上杜绝电力电子设备谐波的出现。
3.2采取有效的技术措施
①主动型谐波抑制方案。主要是从变流装置本身出发，通过变流装置的结构设计和增加辅助控制策略来减少或消除谐波，主动型谐波抑制方案的主要问题在于成本高、效率低。同时，电力电子系统中很高的开关频率使 PWM载波信号产生高次谐波，还会导致高电平的传导和辐射干扰。因此在设计主动型谐波抑制方案时，必须用 EMI滤波器将高次谐波信号从系统中滤除，防止它们作为传导干扰进入电网。
②谐波的被动抑制。无源滤波器也被称之为 LC 滤波器，在当前电力系统中滤波器主要为无源，应用了电感、电阻以及电容等进行组合设计组成的滤波电路，一般会将一次或者是多次的滤波及时清除，因此无源滤波器是被动抑制谐波最为重要的设备。通过选择电力电容器，根据具体需求来组合电抗器、电阻器。进而通过给谐波提供并联低阻通路，保障滤波效果的实现。无源滤波器有着结构简单、运行可靠、维护便捷等优势。所以目前变为了抑制谐波、无功补偿比较常见的手段。可以应用简单的无源滤波器结构将电感和电容之间进行串联，进而可以对主要次谐波构成低阻抗旁路，无源滤波器的种类比较多，单调、双调以及高通滤波都是其中的重要组成。因为其类型比较多方便对其进行维护，因此在电力系统中受到了人们的欢迎。如下图所示，为常 K 型两元件低通滤波器，即 LC 滤波器。
常K型低通滤波器
确定滤波器参数 L 和 C 的值后，K 的值便成为常数，K值不随其它参数变化，所以称为常 K 型低通滤波器。在科技的不断进步下，在谐波治理上也有着较大提升，当前较为常用的滤波器以有源为主，目前无源已经满足不了生产社会发展的需求。有源滤波器也被称之为 APF，同时也是一种应用在动态抑制谐波，补偿无功的新型电力电子装置，其会对谐波任何变化做出补偿，应用有源滤波器可以有效提升通信系统和配电系统的稳定性，促使通信设备的使用年限延长，配电系统同谐波环境的设计规范而符合。
3.3无功补偿技术对谐波的抑制
人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不是轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无获得公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性，对无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功补偿应包含对基波无功功补偿和对谐波无功功率的补偿。无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现；而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。
结语
综上，电力资源是工业生产、日常生活中的基础性能源，解决电力电子设备谐波问题，确保电力网络系统的长期、稳定、安全运行，对于推动社会经济发展、促进工业化建设进程的加快以及保障人们生活稳定，有着十分重要的意义。
参考文献
[1]沈学良.电力电子技术与谐波抑制、无功功率补偿技术研究综述[J].中国新技术新产品,2017(12):68-69.
[2]刘秀兰,栾逢时.电力谐波对电力系统的影响及治理方法[J].电气应用,2015,34(S1):125-128.
论文作者:陶正华,雷磊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
标签：谐波论文; 电力论文; 电子设备论文; 滤波器论文; 无源论文; 功率论文; 电流论文; 《电力设备》2019年第11期论文;