郭兵杰1 潘永志2
陕西龙门钢铁有限责任公司 陕西韩城 715405
摘要：随着人们生活水平在不断地提高，对于用电的需求在不断的加大，电力资源是人们生产、生活中不可或缺的重要资源，在推动工业化建设、保障社会稳定等方面做出了突出的贡献。经过几十年来的努力建设，我国已经构建了相对比较完善的电力网络系统，各种先进、新兴电力电子设备在电力网络中的应用，为满足人们逐渐提高的用电需求奠定了良好的基础。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
引言
伴随科学技术的不断发展，各式各样的非线性用电装置等在电力系统中的使用十分普遍，给电力系统造成了一定的谐波污染，并且降低了电能供给的质量，扰乱了电力系统的可持续发展。电力谐波含量会影响到波形的质量，同时对电力系统造成极大威胁，导致电力设备发热、减少使用周期、引发电流谐振或者电压谐振等，进而对全面电力系统的有序运行造成不利影响，所以要求对电力谐波分布状况产生的原因展开分析，制定可行针对的应对策略。因此，就电力谐波对电力设备的影响及其应对策略开展研究，有着十分重要的现实意义。
1电力谐波概述
（1）电力谐波。对于电力谐波含义的界定，在国际层面较为统一的认识是：电力谐波是指一个周期电气量的正弦波的分量，其频率为工频基波频率的整倍数；在我国的国家标准中，电力谐波是指借助傅里叶级数，对周期性交流量开展分解，获取频率在1以上的整数倍的分量；而从广义角度而言，不论是何种与交流电网中工频频率不同的成分，均可称为电力谐波。因为正弦加压于非线性负载，基波电流引发畸变形成谐波。其中，较为常见的非线性负载包括有整流器、变频器、开关电源、不间断电源等。（2）电力谐波形成原因。①发电系统形成的电力谐波。由于制造工艺技术的制约，好比铁心绝对均匀技术、发电机三相绕组绝对对称技术等，生成电源基波电势期间必然会一并生成谐波电势，该种电势受自身性能的制约会使得电网波形发生转变，因为电力系统对应产生的谐波幅值相对小，因而当前即便认识到此期间会形成电力谐波，然而有效的应对策略相对不足，往往会直接予以忽略。②电力系统形成的电力谐波。电力变压器铁心饱和、非线性磁化曲线等因素均会致使形成电力谐波，并且电力谐波的实际大小、影响覆盖面与该部分因素的实际情况紧密关联，依托对电力系统的全面剖析，该种原因形成的电力谐波的规模相对小，因而倘若对其制定相应的应对策略会造成不必要的人力、物力损耗，因而在治理过程中，通常不将该部分的电力谐波视为重点。③用电设备形成的电力谐波。经由对电力谐波检测可知，非线性用电设备直接与电网进行连接是形成电力谐波的主要原因，非整数次谐波、整数次谐波等多元化、影响水平较高的电力谐波，都是非线性用电设备所造成，因而针对电力谐波的治理大多集中在用电设备形成的电力谐波上。
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一旦出现谐波，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电力电子设备谐波的解决对策
3.1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。
3.2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。
3.3设置滤波器
滤波器包括有源和无源滤波器。其中有源滤波器是一类新型用以实时抑制电力谐波、补偿无功的电力电子装置，汇集有高速计算机、电力电子自动调节等技术，可凭借电流互感装置检测到的负荷电流谐波含量，经由对应的处理，借助逆变器，形成与系统各次谐波大小一致、相位相反的谐波电流，传输至电力系统中，对电力谐波开展消除或中和。无源滤波器通常利用电路的谐振原理来达到消除谐波的目的，其中涵盖了电阻、电抗器等结构。在实际应用过程中能够与谐波源进行连接，实时抑制电力谐波、补偿无功的效果。无源滤波装置原理简单、投入成本小、后期使用与维护方便，对于吸收高次谐波可发挥尤为明显的成效。相较于无源滤波器，有源滤波器具备以下优势：①结合电力系统中的电力谐波，开展自动控制，无需对负荷谐波次数予以考虑；②不会出现过载危险；③与电源设备具备可靠的兼容性；④可与电气网络任意位置开展了解；⑤可与相同电力系统中并联多个，提升电力谐波治理的质量及效率。
结语
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.
论文作者:郭兵杰1,潘永志2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：谐波论文; 电力论文; 电力系统论文; 断路器论文; 系统论文; 电流论文; 电动机论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;