摘要：众所周知，由于电能的存在，使得人们的日常生活质量获得了极大的提升，从而使得其已经成为人们生活中最为重要的资源之一。与此同时，为了满足我国城市化推进速度的提升的要求，电厂的发电规模呈现逐年上升的趋势，然而在发电过程中由于谐波的存在，使得电厂发电质量受到极大的影响，并且影响到人们的生活与工作｡鉴于此，本文首先以谐波电流产生的根源及危害性为切入点，详尽研究电厂发电系统谐波电流的控制方法｡
关键词：电厂；发电系统；谐波危害；控制方法
充足的电力供应是我国经济高速发展的基础，从而使得电力已经成为当今社会发展的助推剂。与此同时，随着我国电厂规模的不断提升，发电量呈现逐年上升的趋势。然而，由于谐波问题的存在，使得电厂难以保证其所输送的电能质量符合人们的生活以及工作中的要求。其中，由于用电设备与发电设备均可以产生谐波，所以分析谐波产生的原因比较困难，并且谐波的存在对于社会经济发展有制约作用。因此，相关电力工作者应明确产生谐波的原因，对其危害性有着清醒的认识，从而有针对性的找出控制谐波出现的方法，进而提升电厂输电质量，以便更好的加快我国电力事业的发展速度。
一、谐波电流产生的根源及危害性
1、谐波电流的产生原因
谐波电流产生的原因主要是因为电厂发电系统中采用了非线性负载，使得原本正弦波形的电流受到了改变，从而在发电系统中产生对发电设备有所危害的谐波电流。其中，对于现阶段电厂所应用的电气设备来看，有以下几项主要因素容易产生谐波电流。
1.1 发配电设备产生谐波
由于发电机、变压器中的三相绕组由于制造工艺有限，使得在其内部存在一定的精度工艺偏差，从而导致三相绕组呈现不对称的状态。因此，正弦波形的曲线难以在当前发电机铁芯的激励下获得，进而引发谐波电流的出现。
1.2 用电设备产生谐波
晶闸管蒸馏设备与变频､内反馈等调速设备是产生谐波的主要用电设备。
1.2.1 晶闸管整流设备
移相控制是晶闸管整流装置的主要设计原理，所以从能量吸收来看，晶闸管所吸收的是存在缺角的正弦波形，而另一部分缺角的正弦波形由电网所获得，从而导致大量谐波电流混杂于电网电流之中。
1.2.2 变频､内反馈等调速设备
为了降低能源损耗，使得变频装置和内反馈调速装置普通应用于电厂发电系统当中，并且由于上述装置的负载元件为感性非线性元件，使得谐波电流由此产生。例如，应用内反馈调速装置的主要目的是实现速度调节的目的，从而再一次将谐波电流反馈于发电设备当中，进而增加了发电系统中的谐波电流，导致二次污染。此外，数值不等的谐波电流同样会在使用发电系统当中的电脑、电弧炉等装置时有所产生。
2、谐波电流的危害性
2.1 增加电力设备额外损耗，提高温升
谐波电流的频率为基波的整数倍，流经导体会引发集肤效应，导体对谐波电流的有效电阻增加，设备温度急剧升高，进一步增加有效电阻，不断增加额外损耗，并加速设备老化｡
2.2 影响继电保护和自动控制系统可靠性
电力系统中的继电保护及自动控制系统都是以电流中的基波为基础实现相关功能的，电流中夹杂的高频谐波电流可能导致继电保护误动作，或者使自动控制系统失去工作可靠性，比如继电保护误动作，自动倒票操作机跳票等等，如果谐波电流为高次高频谐波，还有可能对变频器､调速装置等产生致命的影响，进而引发电力系统的瘫痪｡
2.3 干扰电力通信系统的正常工作
电力通信是基于载波原理实现的，高次高频谐波电流能够使通信线路发生信号畸变､失真，导致通话质量不佳，甚至还会对通信设备造成损害，影响电网安全运行｡
2.4 影响电力设备使用可靠性及其寿命
电力设备受到谐波电流的影响，都会或多或少的产生一定影响，或是工作可靠性受到影响，或是内部电路被破坏，或是由于功率损耗加大而导致温升急剧升高最终对设备的服役寿命产生了威胁｡事实上，谐波电流基本上都会对电力设备产生影响，尤其是像变频器､内反馈调速装置等这样的感性元件负载，其服役寿命都将受到谐波电流的影响而大大缩短｡
二、电厂发电系统谐波电流的控制方法
1、谐波源抑制措施应用探讨
从上文分析中可以发现，电力电子装置是产生谐波电流的主要原因，由此可对症下药，通过改进电力电子装置的使用减少谐波电流的产生，也可以认为是通过对谐波源的治理实现对谐波电流问题的治理，而且这可以达到治标治本的目的｡从当前应用的较为成熟的技术来说，主要有以下几种措施可以实现对谐波源的抑制：（1）多脉整流及准多脉整流目前大功率电力电子装置通常采用12脉或者24脉变流器，以减少谐波电流分量｡理论上可通过增加脉冲变流器数量，提高谐波电流抑制效果，但从另一方面来说，脉数越多，则整流变压器的连线愈复杂，造价及控制要求也都相应提高，使整个电力系统可靠性受到了严峻的挑战，因此并不能一味采用增加脉数的方法来抑制谐波电流｡近年来提出采用准多脉整流的方法实现对谐波电流的抑制，基本原理是利用移相的方式来近似的实现多脉整流｡但实现关键不是依赖于脉数激励设备的数量，而是依赖于电路的控制算法，从软件的角度实现对谐波电流的抑制，且效果较好，近几年得到了大力研究和发展｡（2）脉宽调制法脉宽调制法是利用软件输出PWM波形，通过对输出的控制，获取四分之一波形对称，进而将不同时刻输出的PWM波形进行整合，获得基波的谐振幅值为零的波形，实现对谐波电流抑制的目的｡其他常用的方法还有波形叠加法､傅里叶级数展开法､移相控制法等，其谐波抑制原理也都是利用对正弦波形畸变的优化改善获得正弦波形｡
2､电网谐波电流整治方案措施
2.1 整流装置谐波治理方案
（1）改变整流变压器的脉数，使其达到12脉或24脉｡能够在一定程度上抑制谐波，改善电流波形，但是在增加了变压器脉数后，一定要重新核算变压器容量是否能够满足负荷要求。（2）电力电子装置的供电电源尽量采用三相对称回路，并且要尽量使用高灵敏系数的可控硅，以提高整流装置的可控触发灵敏度，进而实现对谐波的抑制｡
2.2 变频､内反馈调速装置谐波治理方案
（1）采用合适的电抗器｡电抗器（如图1）的使用能够有效增加电力系统变频器输入侧的功率因数，主要是为了降低变频器电源输入侧的纹波系数，进而能够降低电流中的谐波分量｡（2）使用有源调谐滤波电容器组装设滤波装置｡常用的滤波装置分有源滤波和无源滤波，其中有源滤波因为具有较好的滤波效果而得到广泛应用｡尤其是对于高次谐波的滤除，采用有源滤波能够有效地消除高频谐波，实现整流装置的滤波｡在多数变频器､内反馈调速装置中，使电容器与电网的电感之间实际上形成了一个谐振电路，该谐振电路的自谐振频率与变频器内部产生的谐波电流频率是一致的，主要是5次和7次高频谐波电流，因此采用调谐滤波电容器组能够实现抑制谐振电路的自谐振频率进而达到谐波电流抑制的目的｡
图1 电抗器
结语：随着我国经济的飞速发展，对于电能的需求越来越大，不仅仅是电力发电数量上的需求，更重要的是对电力质量的需求，而广泛使用的感性非线性负载又导致了谐波电流对电力电网的严重污染，给电力系统稳定可靠运行带来了一定安全隐患｡为此，本文从电厂发电系统的实际情况出发，探讨了谐波电流的产生原因及危害性，并提出了若干谐波控制方法，对于进一步提高电力系统和发电系统谐波抑制水平，有较好的借鉴作用｡
参考文献
[1]刘昌平.浅谈谐波对电网的危害及防治措施[J].电子制作.2013（07）
[2]朱亮.供电系统中谐波的危害及治理措施[J].上海电力学院学报.2013（02）
[3]李传友.浅谈谐波的危害与治理[J].安徽建筑.2012（05）
论文作者:邹斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/21
标签：谐波论文; 电流论文; 装置论文; 波形论文; 电厂论文; 抑制论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第24期论文;