摘要：：对谐波相关国家标准的可操作性、供电企业的责任、谐波用户管理及谐波治理方案的选择等问题进行了探讨.随着工业和科学技术的发展，用户对用电能质量的要求将越来越高，而现有市电网络由于大量谐波分量的存在其所能提供的电能质量可能满足不了用户的要求，因而谐波治理工作已越来越显得重要和紧迫。结合实际情况，阐述10KV 电网谐波形成原因、谐波源及危害，同时就常用的治理方法进行简要分析。
关键词：谐波治理；供电企业；谐波源；治理方案
理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件（电阻、电感及电容）的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。而在供电系统中，由于许多非线性电气负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成了非正弦电流，此时其电压、电流波形实际上不是完成的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。此类周期性的非正弦波电气量均可用傅里叶级数分解成基波分量和具有基波频率数倍的谐波分量。
1 谐波及产生原因
近年来随着非线性设备的大量使用，使得谐波问题更加突出，产生谐波的设备类型及数量均已剧增，并将继续增长。实际注入10KV 配电网络谐波其主要由下列几类非线性设备的应用所致：
（1）传统非线性设备，包括变压器、旋转电机及电弧炉等。变压器：由于变压器所使用的磁性材料通常在接近非线性或就在非线性区域运行，在此性况下即使所加的电压是正弦的，变压器的励磁电流也是非正弦的，包含一定的谐波分量。
旋转电机：由于电机内部线槽分布不可能严格按照正弦形分布，使得产生的磁动势产生畸变。
（2）现代电力电子非线性设备：包括气体放电灯，晶闸管控制设备等。气体放电灯如荧光灯，每隔半个周波电压被建立起来直至被点亮，在点亮状态下荧光灯呈负电阻特性，其电流由咸性的非线性镇流器来限制，因此电流是畸变的，主要由大量城镇路灯引起。晶闸管控制设备包括整流器、逆变器、变频器等，对此类设备其输入或输出的电源为非正弦波，存在大量谐波分量。
2 谐波的危害
但近年来，这个问题因为同时出现两种趋势变得更加重要：（1）电力企业为改善功率因数而大量增加使用电容器组；（2）工矿企业为提高系统的可靠性和效率而广泛使用电力电子变流器。因广泛使用电力电子变流器所产生的谐波电流与功率因数校正电容器组相互作用会导致电压和电流的放大效应，带来更大的危害。谐波对电网中运行设备及用户设备的危害是相当大的，主要表现在以下几个方面：
（1）谐波对旋转电机的影响。谐波对旋转电机的主要影响是引起附加损耗，其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压。
（2）谐波对供电变压器的影响。谐波电流不但引起变压器绕组附加损耗，也引起外壳、外层硅钢片和某些紧固件发热，并且有可能引起局部的严重过热。谐波使变压器噪声增大，谐波源造成的流经变压器的谐波电流在谐振条件下可能损害变压器。
（3）谐波对晶闸管控制设备的影响。交流电网的电压畸变可能引起常规变流器控制角的触发脉冲间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使整流器的工作不稳定；而对逆变器则可能发生连续的换相失败而无法正常工作，甚至损坏换相设备。
（4）谐波对并联补偿电容器和电缆的影响。谐波会引起电容器局部放电，加速电容器介质老化，缩短使用寿命。在一定条件下谐波极易与无功补偿电容器组引起谐振或谐波放大，从而导致电容器因过负荷或过电压而损坏；对电力电缆也会造成电缆的过负荷或过电压击穿。国内外在这方面的教训是深刻的，国内在许多电力系统和用户系统内都发生过无功补偿电容器组无法投入运行，大批电容器损坏的事故。
（5）谐波对通信的干扰和影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆谐波通过电容耦合、电磁感应和电气传导会感应到通信线路上，可能损害通话的清晰度，触发电话铃响，甚至在极端情况下，威胁通信设备和人员的安全。
（6）谐波对继电保护和自动装置的影响。谐波对继电保护和自动控制装置产生干扰和造成误动和拒动，尤其是一些衰减时间较长的暂态过程，如变压器合闸涌流中的谐波分量，由于其幅值强大、谐波含量也很大，更容易引起继电保护的误动作。
（7）谐波将使用户无法正常投切电容，直接导致用户的功率因数低，造成用户经济损失，供电企业线路及变压器损耗增加，同时降低了变压器的供电能力。
3 谐波治理方法浅析
谐波问题的解决方法可分为预防性和补救性两类。预防性解决办法主要指变流器中的相位抵消或谐波控制：
（1）如采用多相整流变压器。变更整流变压器副线圈方绕组的连接方法，可以获得多相整流电路，相数越多，整流电压中的最低谐波频率越高，幅值越小，利用三相双副绕组变压器可连接成12 相整流电路，一般可取得较好的效果。
（2）对于多台相数相同的整流器，宜使整流变压器的二次侧有适当的相角差，可使谐波电流相互抵消。如对新建工程应采用预防性的解决方法，在设备选型中考虑谐波问题，在订货时应向变压器厂说明变压器的用途，以及变压器接线的组别，一般不需要增加额外的费用，而且对于特定的谐波治理效果比较好。
对于已投产的装置，如无改造可能或改造费用过高，则应考虑补救性的解决方法：（1）如装设各种类型的滤波器。即在换流装置附近接入滤波器是抑制和吸收高次谐波最常用的一种有效措施。目前国内有以下几种类型：1）单频率调谐滤波器；2）双频率调谐滤波器；3）高通滤波。这里要指出的是系统对高次谐波的频率有可能发生谐振现象，所以必须进行验算。
（2）用有源谐波补偿改善波形畸变。有源谐波补偿是目前消除交流电源侧谐波，改善波形畸变的新型补偿方法，不需要多个谐波滤波器，只要一套有源滤波补偿装置即可，能随机补偿，特别是非特性谐波能起到更好的补偿效果。但其造价很高，对低端用户较少采用。我局下属用户正在安装或试运行的消谐设备主要为单频率调谐滤波器因为单频调谐滤波器滤是目前应用较为普遍的一种模式，在这里笔者将作详细的介绍。由于在运行过程中无功功率经常变化，如果采用传统的手动操作方式，首先必须指派专人跟踪操作，同时，手动操作采用交流接触器，投切次数有限，触头极易烧坏。
（3）SVC（Static Var Compensator）即静止型动态无功补偿器，包含许多静止型动态无功补偿器，如晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TSR）、自饱和电抗器（SR）、开关投切电容器（BSC）或上述各项的组合等。SVC的工作原理是通过对控制系统、滤波电容器组、电抗器、晶闸管阀组等元件协调配合使用对工作电流及电压进行连续可调控制，从而控制无功设备发出相应的无功功率。它具有端电压恒定、响应速度快、连续调节等优点，目前在各类工业、企业中应用相当广泛。
4 结束语
作为企业应提供给客户优质的产品，而作为供电企业产品的电能也应如此，而衡量电能质量的标准除电压、频率外，波形也是一个重要的指标，因此为保证广大电力客户获得优质的电源，治理导致波形畸变的谐波刻不容缓。作为供电企业或电力职工在谐波治理方面，应尽力降低系统背景谐波的同时，主要应加强政策宣传，及谐波的危害性宣传，谐波治理的经济效益及社会效益，使谐波源用户能认识到治理的必要性，主动采取措施，使谐波治理纳入良性循环。
参考文献：
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论文作者:谢汉松
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/4
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