摘要：电力谐波对电网的污染和危害已经成为当前研究的热点问题，特别是在电力系统节能减排的背景下，采用正确的技术措施和合理的装备对电力系统谐波进行治理是非常有必要的，在介绍电力谐波概念和其对电力系统危害的基础上，介绍了目前常用的典型谐波治理方法和相关设备。进一步引出了有源滤波器的概念，详细地分析了其基本结构和运行机理，并与无源电力滤波器治理谐波方式进行了对比，通过示范工程项目验证了有源滤波器在谐波抑制和电能质量提升方面的有效性。
关键词：电力谐波 电力系统 治理方法
随着我国经济的不断发展壮大，科技水平逐步提高二在电力系统中，越来越多的非线性负荷电力设备越来越被广泛的应用，因此电力系统谐波也随之大量出现二电力谐波导致电力计量不准确，严重阻碍了我国经济的稳定发展二所以电力管理部门将谐波造成的影响和危害充分了解并重视起来。
一、电力系统谐波产生的原因
电力电子设备出现之前，产生谐波的主要是变压器，产生的谐波属于奇次谐波，是一种量值较小的有限的谐波源二目前由于变压器带来的谐波量值较小，所以其他的电力电子设备渐渐代替了变压器，产生的谐波成为了组合形式丰富的多次谐波二电力电子技术一般是用整流二极管作为整流器件，将交流电转化成直流电。因此电子电力技术普遍的电能形态是整流二极管工频整流的AG/DG转换形式。 一般来说首先选择的都是桥式整流器滤波和大电容器为AG/DG转换器，其中就包括直流电力机车、电化学工业整流、电源电子整流器和变频调速器等这些设备二受到大容量的滤波电容器的影响，一般二极管的导通角比较小，如果使它能够导通，就必须使交流电压达到正弦波的最高值，因此导致交流输入电流的波形发生了畸变，甚至三次谐波在某些情况下超过基波。在受到非线性整流的影响时，可以将交流线路中的电流输入，这样波形就不再是正弦波了，转变期畸变波形的频域，一般是把交流进线电流(is)表示为工频基波分量和工频为整数倍的谐波分量的综合。
假设电源电压为纯正弦波,那就只能用基波电流传输平均功率。这是因为其位不是90。并且具有相同频率,平均功率不为零。整流器的平均输出功率就是由电流电压均方根值与进线电流基波均方根直I’)的乘积得出,然后再与I’相乘后在us相位角小1的余弦Cos小1,表现公式为P=us(I’)Cos小l。
视在功率的计算公式是:P=UsIs，其中us与15都是有效值。功率因素的公式表示为:PF:(有功功率)(/视在功率)=P/S从上述公式中可以得知:PF=us(I’)Cos小lU/515在进线电流I’产生畸变的时候,如果电流的比直I’)江S越小，那么整流器本身的功率就会越低。所以在AC用C的转换电路中,可以将输人电流当作非正弦,输人电压为正弦，将谐波电流所场所的二次效应忽略不计。
一、电力谐波的概述
1、电力谐波的概念
交流电网中，由于许多非线性电气设备的投入运行，因其电压、电流波形发生畸变。非正弦波通常是周期性电气分量，根据傅里叶级数分析，可分解为基波和各次谐波分量整数倍的谐波分量。对于周期为T＝2π/ω的非正弦电压μ（ωt），一般满足狄里赫利条件，可分解为以下形式的傅里叶级数在式（1）的傅里叶级数中，频率为电网频率（工频50 Hz）的分量称为基波，频率为整数倍(大于1)基波频率的分量称为谐波，谐波次数为谐波频率与基波频率的整数比。以上定义及公式对非正弦电流的情况也同样适用。
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2、电力谐波的危害
电力谐波的危害主要表现在：①增加输电线路的附加损耗；②在一定参数条件下，会发生串联谐振或并联谐振；③增加变压器铜损，缩短变压器适用寿命；④降低电动机的使用寿命；⑤造成电容器爆炸；⑥影响继电保护和自动化装置的工作可靠性；⑦对通信设备产生干扰。
二、治理电力谐波的方法
谐波治理措施主要有三种:一是主动治理，即从谐波源本身出发，通过改进用电设备，使其不产生或少产生谐波;二是受端治理，即从受到谐波影响的设备或系统出发，提高它们抗谐波干扰能力;三是被动治理，即通过安装电力滤波器，阻止谐波源产生的谐波注入电网，或者阻止电力系统的谐波流入负载端。由于谐波源的广泛性和复杂性，主动治理方法受设备结构、效率、成本和可靠性等因素影响，只能解决部分问题，受端治理方法和被动治理方法仍是目前治理电力谐波问题的主要方法。例如通过串联失谐电抗器抑制无功补偿电容器导致的谐波共振放大，通过在系统中安装无源电力滤波器和有源电力滤波器进行滤波等。
1、有源谐波滤除装置
有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的它的滤波效果好.在其额定的无功功率范围内滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压额定电流的发展限制成本极高.其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统工厂的计算机控制供电系统。.
2、无源谐波滤除装置
无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来组成LC串联回路并联于系统中LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上例如5次、7次、11次谐振点上达到滤除这3次谐波的目的。但滤波效果不太好，会与系统产生谐振。现在市场上流通较多的采取滤波方法就是这一种主要是因为低成本用户容易接受。虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本，市场的需求也就大一般而言，低压0.4kV系统大多数采用无源滤波方式高压1 Ok V几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。
三、有源滤波器的原理
有源电力滤波器是一种用于动态抑制电力系统谐波、补偿无功功率的新型电力电子装置，能对大小和频率都变化的电力系统谐波以及变化的无功功率进行动态补偿。有源电力滤波器一般由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两大部分组成。指令电流运算电路的作用是检测出补偿对象电流中的谐波和无功功率等电流分量，因此也被称之为谐波和无功电流检测电路。补偿电流发生电路实际上是一种谐波电流补偿器，它能够输出与负载电流谐波分量相对应的电流，从而抵消非线性负荷产生的谐波电流。主电路目前均采用PWM变流器。根据有源电力滤波器与被补偿系统的连接方式不同可分为:串联型有源电力滤波器)，并联型有源电力滤波器和串并联型。 在混合型有源电力滤波器中，并联的无源滤波器主要功能为滤波和无功补偿，而改善无源滤波器的工作环境和工作性能主要由有源滤波器来完成。这样有源电力滤波器的容量和造价大大降低，因此，混合型有源电力滤波器也是很有价值的研究方向。
四、总结
电力谐波问题是一种电网污染和公害，已引起人们的高度关注。在节能减排呼声日益增高的形势下，采取正确技术措施对电力谐波进行治理十分加必要。采用有源电力滤波器对谐波进行治理具有适用工况广、治理效果好等优势，正确掌握这一技术乒段，有效治理电力谐波，具有重要意义。推广、应用电力谐波治理技术是有关专业技术人员的责任。
参考文献
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[4]吴竞昌.供电系统谐波[M].北京:中国电力出版社，1998.
论文作者:樊立凤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/1
标签：谐波论文; 电力论文; 电流论文; 滤波器论文; 无源论文; 基波论文; 电力系统论文; 《电力设备》2017年第16期论文;