摘要：为适应市场发展形势，满足产品生产要求，化工企业低压供电系统增加的变频器、逆变器、整流器等非线性负荷越来越多，使得电网谐波日益严重，对供电质量和设备效率构成了威胁。对此，笔者就低压供电系统谐波及其治理作了重点分析，以供参考。
关键词：低压供电系统；谐波污染；治理
不可否认，化工生产工艺设备的升级极大的促进了企业效益的提高，但与此同时也加大了电力负荷，引发了谐波污染，不利于用电设备的运行和电能质量的保障。因此我们应该充分认识低压供电系统谐波的危害，并立足实际采取措施加以治理，以期推动化工行业健康发展。
一、低压供电系统谐波的危害
所谓的谐波是指在电力系统中，标准的正弦波电压加于大量的非线性负载时致使电流发生畸变，加之阻抗的存在最终导致压降畸变形成谐波。一般情况下，直流系统、整流系统、软启动器、变频器、弱电开关电源、镇流器等低压供电系统装置或元件的运行，都易产生谐波电流造成谐波污染，且其危害较大、影响严重[1]。
首先影响变压器运行质量，由于低压供电系统存在谐波电流，在一定程度上使得铜损增加，若变压器为非对称性荷载，则易受高次谐波电压的影响加快涡流、磁滞损耗，加剧绝缘老化，并在运行时温升异常、噪音较大。其次是造成电容器过载，这是因为电容器容抗 ，与频率之间为反比关系，当出现谐振时，即使谐波电压很小也容易引发严重的谐波电流，从而因过载过流而烧毁。再者是降低电机效率，当出现谐波电流时，电机运行会产生较大的噪音，且脉冲转矩引发谐波振动，进而使其转子回路、定子绕组、转子铁芯等发生损耗，而这些损耗远大于直流电阻损耗，最终电机因过热降低了运行效率。最后缩短线缆寿命，即输配电线路因谐波的存在既使得电流有效值增大，还因发生压降加剧损耗，特别是电机、变压器等用电设备的过热情况，导致线缆绝缘介质老化速度加快，显然影响了其使用寿命[2]。此外，低压供电系统谐波问题，还易降低测量仪器的计量精准度，干扰通讯质量、计算机运行等。总而言之，谐波问题亟待解决。
二、低压供电系统谐波的治理
由上可知，电压供电系统谐波危害性大，当务之急是采取措施尽可能的将其影响降至最低，使其处于国家标准允许范围内，唯有如此，化工生产的安全性才能得到保障，优质高效生产才有可能。
1.治理方法概述
针对低压供电系统谐波治理，通常有三个途径，一是受端治理，即基于设备改造、保护等手段，切实提高设备的抗谐波干扰能力，使其能够适应谐波环境，或者根据实际情况优化供电方式，以此规避或尽可能的减少谐波影响。二是主动治理，如通过结合使用多变流器用于较低谐波的消除，借助多脉整流技术、谐波装置互补、三次倍数谐波和谐等方法有效弱化电气设备的谐波。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆三是被动治理，常用的手段包括有源滤波器、无源滤波器等装置的使用，用于防止低压供电系统的谐波直接到达不同的负载，以此实现电气设备滤波的消除。
2.具体措施分析
目前用于治理低压供电系统谐波的技术措施较多，如对换流装置进行适当的改造，或者选择具备一定移相角的换流变压器，通过增加其脉动数有效的控制谐波量，但增大了装置的复杂程度；集中部署谐波互补性装置，也可以予以分散设置或交错使用，通过调整谐波源的运行方式切实减少谐波影响；增设TCT、TCR、SR等不同类型的静止无功补偿装置，也有助于谐波量的减少和抑制[3]。除此之外，还有多种措施可供选择，但有些措施治标不治本，归根结底还是要加强技术研究与创新，不断提升电气设备的抗谐波性能，尤其是对谐波敏感的设备装置，应尽快提上日程。下面就常用的谐波治理措施加以具体分析。
一是无功补偿，如静态补偿中简单经济的电容器补偿法，适用于相对平稳的电气设备负载，在轻载状态下可切除部分或全部补偿；再者动态补偿中的TSC，需要实时测量负载QL并予以瞬时投入或切除，若低压供电系统谐波电流较多，还需串联电容器与电抗器；可靠性高的TCR补偿，但因属于间接补偿所以损耗较大，故在现实中经常将两者结合，具体还要视实际情况而定。
二是滤波器的使用，具体而言有无源滤波器和有源滤波器之分，其中前者简单、经济、易维护，而且相对稳定，但体积大且易恶化电网电压；后者可基于电流的瞬时控制实现动态补偿，并能够自动跟踪谐波电流加以快速响应。而某化工企业针对两者的优缺点，将其分别用于低压供电系统的整流进线一侧，即利用功率为100KW的无源滤波器吸收治理固定的系统谐波，利用功率为100KW的有源滤波器动态调整变化的谐波电流，同时并联有源滤波器，配以数字化控制对电气负载电流进行实时检测，并经数据转化、提取和处理计算谐波电流，经PWM调制向IGBT发送精度较高的驱动脉冲，以此在低压供电系统中注入等于谐波电流但反向的补偿电流，起到消除谐波的目的。
三是优化电容电抗器组合，即分析电容阻抗器抑制谐波原理可知，当P分别为12.5%和4.5%时，可分别吸收3次和5次的谐波分量，若将两者组合则可有效抑制低压供电系统中的3次、5次谐波。所以可在双电抗系统非调滤波装置的基础上，组合单组50%的电容器形成单组P分别等于12.5%和4.5%的电抗器组，以此根据变化的无功功率予以分组投退，既能实现无功补偿，也可有效治理谐波。
结束语
低压供电系统谐波来源广泛，危害较大，这就要求我们基于对谐波原因和危害的了解和分析，积极寻求有效途径加以控制，最好从预防和治理两个角度出发，以进一步提升谐波治理效果，为化工企业安全、高效、有序生产奠定良好的基础。
参考文献
[1]赵垒.地铁低压供电系统谐波情况简析[J].机电信息,2017(36): 3-4.
[2]姚小宁. 工业供电系统低压侧谐波分析与治理策略研究[D].东北大学,2015.
[3]孙苑.低压供电系统谐波治理技术[J].科技与创新,2014(04): 39-40.
论文作者:李风云
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：谐波论文; 供电系统论文; 低压论文; 电流论文; 滤波器论文; 装置论文; 无源论文; 《电力设备》2019年第13期论文;