关键词：电力电子；设备谐波；危害；解决对策
1谐波污染
谐波是一个物理学概念，广义上来说任何与工频不同的波段都称之为谐波。其污染源有很多，谐波的主要产生源来自整流电源的产生设备。工业中的很多电力设备都会产生谐波，例如：半导体晶体闸管、功率转换器、交流电焊机等。谐波的污染其实是指它的负功能和危害。谐波会导致电网中电压发生畸形变化，降低电力系统的供电质量。谐波不仅会影响供电质量，还会影响供电系统中的相关器械，包括电压器、机电保护装置等等。谐波也被认为是电网中最大的污染源。谐波造成的危害有以下几点：（1）会加大资源的能耗浪费。降低机电工作组的效率，减短它们的使用寿命。（2）电网中串联与并联谐振会放大谐波信号。（3）高强度的谐波长期存在会导致系统温度升高，进而引发火情，严重的话也会威胁到人们的生命安全。（4）谐波也会对信号产生干扰，可能会让通讯系统崩溃。我们应该建立预防措施，以防故障发生。
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
在电力网络系统之中，电动机是一项重要的基础性设备，电动机的运行效率与运行质量，对整个电力网络系统的安全性、稳定性产生着直接而又巨大的影响。一旦出现谐波，便会使异步电动机发生的损耗大幅度提高，从而大大降低电动机的生产效率，甚至会使电动机过热，导致电力事故的出现，造成巨大的损失。与此同时，一旦出现负序谐波，电动机内部便会产出现负序旋转磁场，形成和电动机设备运行方向相反的扭矩，由于受到这种制动作用的限制，使得电动机的实际运行效率大大降低。
2.3低压开关设备
由于受到谐波电流所带来的影响，全电磁型的配电用断路器，会出现铁耗增大的问题，从而使得断路器发热。再加上涡流、电磁铁等因素的影响，断路器脱扣困难，通常来说，谐波次数越高，那么对断路器设备造成的影响也就越大。由于铁耗增加、导体集肤效应的的影响，使得热磁型断路器发热，大大降低了脱扣电流、额定电流。而对于电子型断路器来说，谐波的存在，也会降低电子型断路器的额定电流，特别是在电子型断路器处于检测峰值的时候，额定电流下降的幅度更大。
3电力谐波的应对策略
3.1谐波的主动抑制方案
从变流装置入手，科学设计变流装置结构，并适当增加相应的辅助控制策略，以减少甚至是消除电力电子设备谐波。但是，谐波的主动抑制这一方案存在着成本高、效率低的缺陷。同时，电力网络系统中，开关频率较高的设备，也会使PWM载波信号出现高次谐波，干扰高电平的辐射与传导。面对这样的问题，谐波主动抑制方案的设计过程中，应借助EMI滤波器这一设备，消除电力电子设备中的高次谐波信号，预防高次谐波信号作为传导干扰入侵电力网络系统。
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3.2合理调节非线性用电设备与电源相互间的电气距离
合理调节两者的电气距离是由有意识地缩减电力系统阻抗，促使供电电压等级升高，将电力谐波产生的实际危害得以有效降低。就好比通过反复的电力谐波治理后，某供电厂逐一在2个100kV变电所设置一回35kV专线母线上的谐波测量值依旧十分接近国家标准，然而供电局在这一供电厂周边区域新设立220kV变电所，凭借较大容量的同步发电机的作用，直接通过5回35kV专线供电，基于电气距离相较之前的显著降低，使电力设备所受电力谐波的危害得以有效减少，因而可起到治理电力谐波的作用。值得一提的是，这种方法对人力、物力投入及电力规划的协调适用性提出了较为严苛的要求。
3.3抑制电容器电压
倘若在电力系统中，选取选相断路器对电力电容器予以投切，可有效消除投切电容器期间形成的瞬态电压，进一步缓解电力谐波的出现。如果电力谐波与电力电容器一同存在，电容器则会使得谐波电流更加强劲，进而对电力系统造成负面影响。对此可以选择使用滤波电抗器来减少谐波频率，进一步达到缩减谐波电流的目的。
3.4调节电力谐波隔距
众多实践得出，电力系统中形成的电力谐波不仅会对本级电力系统造成威胁，在电力变压器处理后，还会对上级甚至若干级电力系统造成影响，因而在治理期间，务必要对其影响程度及影响范围开展治理，秉承该种思路，研究人员展开了反复的探索研究，如在对三相整流变压器开展接线的过程中，选取YO/Y、Y/△、YO/△的应对策略，对3次及3的倍数次谐波均可收获可靠的治理成效，使电力谐波在全面电力系统中的影响程度及影响范围得到尽可能缩减。
3.5有源滤波器和无源滤波器在谐波治理中的应用
目前市场中我们见到的滤波器有有源和无源两种。有源滤波器简称（APF）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它对谐波的任何变化都可以进行补偿。通过使用有源滤波器可以提高通信系统及配电系统的稳定性，延长通信设备的使用年限，并且使配电系统更符合谐波环境的设计规范。由于机电器件的精密度在不断的提高，有源滤波器已经成为了电力系统中治理谐波的首要之选，成为了谐波的最大克星。无源滤波器简称（LC）在电力系统中滤波器就是无源的，它主要是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可以过滤掉一次或多次的谐波，最简单的无源滤波结构是把电感和电容串联，可对主要次谐波（357）构成低阻抗旁路；无源滤波器种类繁多，单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于它。由于它的类型多还便于维护，所以受到广大使用者的推崇，但目前我们已经不在对其产生依赖感。随着科技的发展，我们在谐波治理上也有很大的提升，目前经常使用的滤波器基本都是有源的，因为无源已经无法再满足我们的需求。当前情况下最具有发展前途的当属有源滤波器。身为当代的电气专业者，我觉得我们也应该加大在滤波器方面的研究，以减少谐波对我们周围环境的污染，以及人身安全的威胁。
结论
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：
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[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.
[3]莫冬青.浅析电力系统中谐波的危害及抑制方法[J].机电信息，2014（12）：21+23.
论文作者:胡超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/6
标签：谐波论文; 电力论文; 滤波器论文; 无源论文; 电力系统论文; 断路器论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第17期论文;