摘要：电力资源是人们生产与生活中须臾不可离的重要资源，其在推动工业化建设、保障社会稳定等方面做出了杰出贡献。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；谐波危害；解决对策
前言
实践发现，电力电子设备运行过程中，一旦出现谐波，会给电力电子设备带来极大的损害，也会影响到电力电子设备的使用寿命，增加电网系统的运行负荷，从而降低电网的供电质量。基于此，为保障电网系统的长期、安全、稳定运行，避免电力电子设备的损伤，减少不必要的损失，必须采取有效的措施，解决电力电子设备谐波问题。
1.电力电子设备谐波造成的不良影响
1.1谐波对电动机造成的不良影响
在电力网络系统之中，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、稳定性有着直接影响。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，使电动机的实际运行效率大大降低。
1.2谐波对低压开关设备造成的不良影响
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，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。
1.3谐波对电力设备造成的不良影响
电力电子设备出现谐波的时候，电容器端电压会有所增加，电流随之加大，导致电容器的功率产生巨大的损耗。若是电力变压器处于运行状态，则会使电力变压器的铁耗、铜耗大幅增加。电缆导线横截面面积较大的条件下，电力电子设备谐波频率越高，那么电阻也就越大，电缆导线的允许通过电流越小，从而给整个电力网络系统的运行造成严重影响。
1.4谐波对供配电线路造成不良影响
为确保供配电线路的安全、稳定运行，通常情况下会应用感应式继电器、电磁式继电器，来保护供配电线路及变压器，若是供配电线路或者是供配电设备发生故障，感应式继电器、电磁式继电器便可以及时采取有效措施，避免故障的恶化、减少故障造成的损失。但电力电子设备谐波会对感应式继电器、电磁式继电器等保护装置造成干扰，甚至可能出现误动、拒动的问题，从而严重影响供配电线路的安全、稳定运行。
1.5谐波对人体造成的不良影响
从人体生理学角度来看，细胞受到刺激而处于兴奋状态的时候，便会在细胞膜静息电位基础上出现可逆翻转、快速电波动的现象，若是其频率接近谐波的频率，谐波电磁辐射便会给人体心磁场、脑磁场造成影响，从而危害人体健康。
2.电力电子设备谐波的解决对策
2.1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，一律杜绝投入使用，在源头上杜绝电力电子设备谐波的出现。
2.2安装有源滤波器
有源滤波器是通过对电流中高次谐波进行检测并根据检测结果输入与高次谐波成分具有相反相位的电流，从而达到实时补偿谐波电流的目的。有源滤波器不仅具有高度可控性和快速响应性，而且可以消除与系统阻抗发生谐振的危险，同时也能自动跟踪补偿变化的谐波。有源滤波器类型见图1。
a串联型有源滤波器
b串联型有源滤波器
2.3安装无源滤波器
无源滤波器，其主要作用便是滤波，是被动抑制谐波的主要设备。无源滤波器由L、C元件构成虑波回路，设计L、C回路在某一谐振频率呈现低阻抗而吸收谐波电流。这类滤波器往往接在变压器的二次侧出口处，从而使变压器的一次侧该次谐波的分量也很小，达到对该次谐波治理的目的。无源滤波器投资少、结构简单、运行可靠、维护方便，但也存在一定的缺点——即滤波容易受系统参数影响，对某些次谐波有放大的可能、体积大。无源滤波器需要根据配电系统和负荷情况的不同进行位置的确定。
2.4采用混合型滤波装置
将有源滤波器和无源滤波器两种类型的滤波器装置混合使用。其中，无源滤波装置由3、5、7、9次单调谐滤波装置支路及高通滤波装置支路组成。有源滤波装置由8个IGBT、直流电容及滤波电感构成。直流电容能够为有源滤波装置提供一个较为稳定的直流电压。滤波电感能够对有源滤波装置产生的高频开关频率谐波进行减少。需要将两者串联之后进入到电网中，因为有源滤波器不能够直接对谐波电流进行消除，其所产生的补偿电压中仅仅含有谐波电压，因而其功率容量比较小，所以具有非常好的经济性，能够对电气系统的成本进行有效的降低。
2.5采用多功能谐波保护器
采取磁性手段对谐波进行治理其成本要低于有源滤波装置，多功能谐波保护器能够从谐波对电气系统带来的危害从根本上进行解决，也就是采用磁场吸收谐波能量的方法，不仅具有较高的可靠性，而且其使用寿命也比较长。此类产品如多功能谐波保护器（KYXBQ），采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路，能吸收各种频率各种能量的谐波干扰，将谐波消除在发生源，自动消除对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰。
2.6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。
2.7谐波的被动抑制方案
无源滤波器的主要作用是滤波，是被动抑制谐波的主要设备。主要选择电力电容器，并按照实际需求适当组合电阻器、电抗器，通过为谐波提供并联低阻通路，从而达到滤波的效果。无源滤波器有着结构简单、运行效率高、运行可靠、成本低、维护方便的优势。因此，其成为目前抑制谐波、无功补偿最常用的手段。
结语
综上所述，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、保障人们生活稳定和促进工业化建设进程的加快，有着深远的意义。
参考文献
[1]罗琼.谐波对建筑电气设计的影响及对策分析[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.
[3]张博闻.莫冬青.电力电子设备谐波的危害及解决对策[J].化工设计通讯.2017（15）：58-59.
[4]莫冬青.浅析电力系统中谐波的危害及抑制方法[J].中国新技术新产品，2014（12）：21+23.
论文作者:王威风
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/27
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