谐波治理十篇

谐波治理篇1

【关键词】电网 谐波 管理 措施

1 谐波的概念

非线性负载是谐波产生的根本因素，电流经过负载时，和所加的电压没有呈线性关系，形成了非正弦电流，谐波由此产生[1]。谐波属于正弦波，各个谐波的频率、幅度和相角均不相同。谐波有偶次性与奇次性之分，编号为3、5、7的是奇次谐波，编号为2、4、6、8的是偶次谐波。通常情况下，偶次谐波所引起的危害远不如奇次谐波的多与大。在平衡三相系统中，因为对称关系，偶次谐波基本被消除完，仅剩奇次谐波。

2 谐波产生带来的的危害

理想中的电压，其频率是单一且固定的，电压幅值是规定的。但在实际的电压中，若一用户设备产生谐波电流，就会对电网造成污染。这种污染不仅会恶化本身设备所处的环境，还会给附近用户及公共电网设备也带来较大的危害，具体主要有以下几方面的危害。

2.1 降低电网设备的效率

谐波会让电网中的元件产生额外的谐波损耗，进而使发电、输电、用电设备的效率都大大降低，如电流谐波会使电动机的铜耗大大增加，当有较多的3次谐波流经中性线时，线理路会因为太热而导致火灾发生。

2.2 减少设备的使用寿命

谐波会对电气设备的正常运行造成一定程度的影响，如谐波会使电机产生额外的损耗，使电机产生噪声、机械振动等不良现象，此外，还会容易引起电缆、电容器等设备过热，进而使设备出现老化、寿命缩短等缺陷，甚至使设备损坏。

2.3 增加事故发生的可能性

谐波极易引起公用电网产生并联谐振与串联谐振，进而使谐波放大，最终使电网设备的效率与使用寿命都大大降1谐波的概念

非线性负载是谐波产生的根本因素，电流经过负载时，和所加的电压没有呈线性关系，形成了非正弦电流，谐波由此产生。谐波属于正弦波，各个谐波的频率、幅度和相角均不相同。谐波有偶次性与奇次性之分，编号为3、5、7的是奇次谐波，编号为2、4、6、8的是偶次谐波。通常情况下，偶次谐波所引起的危害远不如奇次谐波的多与大。在平衡三相系统中，因为对称关系，偶次谐波基本被消除完，仅剩奇次谐波。

3 谐波产生带来的的危害

理想中的电压，其频率是单一且固定的，电压幅值是规定的。但在实际的电压中，若一用户设备产生谐波电流，就会对电网造成污染。这种污染不仅会恶化本身设备所处的环境，还会给附近用户及公共电网设备也带来较大的危害，具体主要有以下几方面的危害。

3.1 降低电网设备的效率

谐波会让电网中的元件产生额外的谐波损耗，进而使发电、输电、用电设备的效率都大大降低，如电流谐波会使电动机的铜耗大大增加，当有较多的3次谐波流经中性线时，线理路会因为太热而导致火灾发生。

3.2 减少设备的使用寿命

谐波会对电气设备的正常运行造成一定程度的影响，如谐波会使电机产生额外的损耗，使电机产生噪声、机械振动等不良现象，此外，还会容易引起电缆、电容器等设备过热，进而使设备出现老化、寿命缩短等缺陷，甚至使设备损坏。

3.3 增加事故发生的可能性

谐波极易引起公用电网产生并联谐振与串联谐振，进而使谐波放大，最终使电网设备的效率与使用寿命都大大降低，甚至发生安全事故。

3.4 影响设备的正常使用

谐波会对计算机系统的正常工作造成干扰，进而使电子线路设备的工作状态极不稳定，严重者甚至会导致设备不能正常运行，最终无法正常使用。

3.5 影响测量仪表的准确性

谐波会引发继电、自动装置误动作，甚至会影响电气测量仪表的准确性。

此外，由于电力系统中普遍存在谐波电流，因此谐波电流所引发的电气设备故障、受电设备故障不断增多，这些潜在危害极易引发事故，造成不必要的经济损失，据相关资料显示，谐波是当前影响电网正常运行的重要因素，相关部门或单位应引起重视，加强谐波的治理与管理，维护电网的正常运行。

4 谐波当前的治理情况分析

4.1 客户未能充分认识谐波污染问题

根据我国在1993年颁布的《电能质量公用电网谐波》，接入公共连接点的谐波电流允许值用户，须进行电力谐波滤波器的安装，以便对注入公用电网的谐波起到限制作用，此外，相关文件也规定：电网公共连接点的电压正弦波畸变率与用户的注入电网谐波电流均不得大于国家标准的规定，当用户的非线性阻抗特性用电设备接入电网所产生的谐波电流与引起公共连接点电压正弦波畸变超出有关标准时，用户一定要采取相应措施治理，如若不然，供电企业有权利停止对用户的供电。然而在现实中，许多用户未能对此形成正确的认识，使谐波治理工作被如认为是供电部门单方面的工作，结果导致许多用户端的谐波问题都得不到有效控制，如供电部门要求对客户端数据进行监测时，客户往往不予以支持和配合。

4.2 技术条件较差

谐波治理工作的专业性较强，必须有足够的技术条件才能对其进行有效的监测、分析与治理。但在实际的工作中，在供电部门，特别是许多基层供电单位，专业人才非常缺乏，结果严重影响了治理工作的顺利进行。

4.3 管理机制不完善

虽然我国对谐波治理有规定的治理依据―谁污染、谁治理，但在实际的工作中，由于管理机制的不完善，供电部门并不能对所有用户实施谐波管理，而是仅能对那些有意愿的用户采取治理措施，结果使得用户端的谐波管理非常被动。与此同时，因为谐波治理需要大笔的资金投入，这在一定程度上使谐波治理陷入了一个困境，所以在当前的谐波治理工作中，尽管许多电网用户存在谐波源，但得到真正治理的用户却非常少。

5 做好谐波治理工作的措施

谐波治理工作的系统性较强，需要供电部门、设备制造商、用户的多方合作才可完成。为了有效完成谐波治理工作，可以采取以下措施来完成。

5.1 管理方面的措施

5.1.1 对谐波管理工作进行常态化管理

为了有效完成谐波的管理工作，供电部门应该对谐波管理工作进行常态化管理，如可制定《客户端谐波管理办法》，以文件形式确定谐波管理的方式、标准与目标等内容，为谐波管理提供制度保障。

5.1.2 制定相应的设备准入制度

随着市场经济的快速发展，生产电气设备的厂家不断增多，随之而来的问题是：生产的设备质量问题也层出不从。针对这种现象，必须有相应的设备准入制度，以保证电气设备的质量。

5.1.3 与客户形成良好的合作关系

在谐波治理的过程中，用户是进行治理工作的基础，是治理工作得以顺利进行的重要条件。因此，必须加大力度向用户宣传谐波的危害，取得更多用户的支持与配合。宣传的方式有很多，如举办讲座、走访用户等。通过宣传，让用户对电力系统及电能质量问题有更深刻的认识，从而有利于与客户形成良好的合作关系。

5.1.4注重对谐波治理队伍的建设

谐波的产生极具复杂多样性，且谐波还具有较强的专业性与技术性，所以，必须注重对谐波治理队伍的建设，成立一支专业的谐波治理队伍，对客户端谐波进行监测、分析、治理。若是没有成立专业的治理队伍，也可通过和社会上技术力量较强的专业机构合作，来完成对谐波的治理。

5.2 技术方面的措施

5.2.1对整流设备的换流装置进行改造

在对整流设备的换流装置进行改造时，可通过多种形式进行，如选择特色的接线方式、增加换流器的相数等，以达到消除低次谐波的目的。

5.2.2注重对电容器的技术管理

电容器有一个特性，即频率与电容性电抗呈负相关的关系，因此，电容器对供电电压所产生的谐波分量非常敏感。若是电容器组或者电力系统连接的电抗自然频率与某个特定的谐波非常接近，此时便会发生局部谐振，由于电流的不断增高，所以极易引起电容器过热，具体可选择以下设备处理：混合滤波器、有源电力滤波器及谐波抑制电抗器等。

5.2.3采用SVC装置

SVC装置是动态无功补偿装置的简称。电弧炉、卷场机、中频炼钢炉等电气设备，其用电负荷稳定性较差，变动频率却相对较高，这些设备的共同点是：不但极易形成高强度的高次谐波，且很容易导致电业电压发生波动与闪变，严重者会导致三相系统出现不平衡的现象，最终对电网的供电质量造成严重的影响。将SVC装置和谐波源并联，既能很好地减少谐波量，又能有效抑制电压的波动与闪变，还有效增加了系统阻尼，系统功率因数也得到了大大的提高，电网质量的功能得到了较好的保障。

5.2.4正确选择电气设备

交流滤波器装置可以很好地吸收谐波源产生的谐波电流，并有效降低其电压，堪称抑制谐波污染的有效措施。交流滤波器通常是由电抗器、电容器与电阻器等电力设备，依据一定的技术标准组合成的，具有结构简单、操作方便、维护简易等优点，因而得到了广泛的应用。

6 小结

综上所述，由于电器的广泛使用，谐波污染问题日益严重，对设备本身、周围用户及其电网的运行带来了严重的危害。在对谐波概念、危害进行了相关研究后，本文提出了一些治理谐波的措施，以期为谐波的治理与管理提供参考。

参考文献

[1] 郭薇.有关谐波管理及谐波治理的探讨[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（01）：180-181.

[2]朱俊辉.关于电力系统谐波治理的探讨[J].科技资讯，2011（05）：144.

[3]蒋文峰.浅谈县级供电企业的谐波治理与管理[J].农村电工，2010（06）：26-27.

[4]顾定军.电网谐波治理相关问题探讨[J].电力需求侧管理，2010，12（02）：15-18.

[5] 樊汇军.浅谈配电网谐波治理[J].科技风，2010（07）：270.

谐波治理篇2

关键词：电网；谐波；治理；节电

随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。因此，对谐波的研究以及如何进行综合治理，已成为一个具有重要现实意义的研究课题。

一 谐波的定义及产生

电力系统中除基波（50 H z）外，任何周期性讯号皆称为谐波。谐波分为整数谐波和非整数谐波，整数谐波又分为偶次谐波（如2、4、6……次谐波）和奇次谐波（如3、5、7……次谐波）。小于1的谐波叫做次级谐波。谐波用电压畸变率THDu和电流畸变率THD1描述，它们分别表示由于谐波而造成的电压失真程度和电流失真程度。在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备（又称为非线性负荷）供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。因此，谐波是电力质量的重要指标之一。

二 谐波的危害

1、影响供电系统的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采用了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威胁供电系统的稳定与安全运行。

影响电网的质量：高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加电路损耗，浪费电网容量。

2、影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐波注入电网时容易造成高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：另外谐波的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。

3、影响电力变压器的使用：谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。

4、影响用电设备：谐波的存在会造成异步电机电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。

三 谐波的评价方法

2.本表引自上海市地方标准《公共建筑电磁兼容设计规范》DG/TJ08―1104―2005。

3.表中h为谐波次数，Uh为h次谐波电压，THDU为电压畸变率。

表中，THDU、THDI分别为电压畸变率和电流畸变率。

由表1可知，THDU不大于5%，属于正常情况，谐波影响甚微，一般不会对电网和用户产生不良的影响，此时谐波骚扰等级为一级。当THDU在5%～8%，谐波影响变得明显，会对电网和用户产生不良的影响，尤其是对敏感设备影响更为严重，此时谐波骚扰等级为二级。当THDU在8%～10%时，谐波影响较为严重，会对电网和用户产生较严重的影响，有时会产生意想不到的严重后果，此时谐波骚扰等级为三级。THDU大于10%，谐波影响非常严重，应该加以治理，此时谐波骚扰等级为四级。

用谐波电流来评价谐波骚扰等级，可参考表2。

四 电网的谐波限值

对于用户而言，用户配电系统向公共电网注人的谐波应符合国家有关规定。换言之，用户的用电设备不能“污染”公共电网。电力系统公共连接点（电源侧）的谐波电压（相电压）限制应符合表3的要求。

注：本表取自《电能质量 公共电网谐波》GB/T1459―93。

电力系统公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（均方根）不应超过表4规定的允许值。

2.本表取自《电能质量 公共电网谐波》GB/T 14549―93。

五 谐波的治理

常见的谐波治理方法如下：

1、无源滤波装置

无源滤波装置是常用的谐波治理方法之一，该方法是在电容器回路中接入电抗器而达到滤波的目的。常用的无源滤波装置有串联调谐滤波器、双带通滤波器、阻尼滤波器等形式，适用于谐波比较稳定、集中的负荷。

为了避免发生局部谐振，应使实际调谐频率小于理论调谐频率，同时还应考虑一定裕度，防止电容器长期使用后介质材料老化，从而导致电容值下降，引起谐振频率的升高。

2、有源滤波器

有源滤波器首先检测到电力系统的谐波电流，然后实时向系统中注入大小相等、方向相反的谐波，最终“中和”电力系统中的谐波。工程中较为常用的有源滤波器是并联有源滤波器，此外还有串联有源滤波器、串并联复合型有源滤波器。

有源滤波器应根据预期谐波电流的大小选择其容量，即有源滤波器的额定电流应大于需补偿回路的预期谐波电流。

有源滤波器可装设在低压配电系统无功补偿柜之后（进线柜为前，出线柜为后），检测电流信号的电流互感器应装设在负荷侧，电流互感器应为0.5级/400 Hz。参见图1。

图1 有源滤波器用于低压配电系统中的示例

（本图为某实际工程案例，有些图形符号为老标准，在此仅说明有源滤波器的用法）

3、其他措施

1）.无源有源复合滤波吸收装置

该装置由无源滤波器和有源滤波器组合而成，由无源滤波器吸收一个或数个功率较大且稳定的特定频率的谐波，再由有源滤波器消除其余谐波。因此，这种复合式的滤波器兼有无源滤波器和有源滤波器的优点。

2）.静止无功发生器

无功功率变化较大且谐波严重的系统中宜采用静止无功发生器，在进行功率因数补偿的同时，也能实现对谐波的抑制。

六 结语

通过实验分析表明，电网谐波的综合治理对提高电能质量，补偿无功提高功率因素，降低设备故障起到积极作用，节电率达10%～30%，谐波滤除率为70%～80%，同时避免因谐波造成的交流电波形畸变而造成电网计量具不准而被当地供电部门罚款，经济和社会环保效益明显

环境保护已成为全人类的共识，对电力系统谐波污染的治理已成为电工学科技术界所必须解决的问题。谐波研究的意义还在于对电能质量这一概念的理解，在保证供电可靠性的同时，提供高质量的电能，滤除谐波，净化电网。

谐波治理篇3

关键词：配电系统 电源污染 谐波治理

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、治理谐波的意义

电力用电网络中含有谐波，这是众所周知的事实，这在5年前，还不太能为人所知，可现在，无论是电力系统的从业人员，还是与用电有关的人员，都对“谐波”及其危害有所认识了。

近年来，电力网中非线性负载的逐渐增加是全世界共同的趋势，如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、重要负载所用的不间断电源（UPS）、节能荧光灯系统等，这些非线性负载将导致电网污染，电力品质下降，引起供用电设备故障，甚至引发严重火灾事故等。世界上包括我国的一些建筑物突发火灾被证明与电力污染有关。

谐波的危害十分严重。无论是从保障电力系统的安全、稳定、经济运行的角度，还是从用户用电设备的安全、正常工作的角度，有效地治理谐波，将其限制在允许范围之内，还电网一个洁净的电气环境，都是当前很紧要的任务，所以说谐波治理问题的研究具有十分重大的理论和现实意义。

二、配电系统中的谐波源

严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。

发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。

输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。

用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。

晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波的近40%，是最大的谐波源。

变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：交-直-交变频器和交-交变频器。前者将380V 50Hz工频电源经三相桥式可控硅整流，变成直流电压信号，滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分次)的谐波。因变频装置一般具有较大功率，所以也会对电网造成严重的谐波污染。

充气电光源和家用电器更是常见的谐波源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯应用气体放电原理发光，其伏安特性具有明显的非线性特征。计算机、电视机、录像机、调光灯具、调温炊具、微波炉等家用电器，因内置调压整流元件，会对电网产生高次奇谐波；电风扇、洗衣机、空调器含小功率电动机，也会产生一定量的谐波。这类设备功率虽小，但数量多，也是电网谐波源中不可忽视的因素

三、谐波在配电系统中的危害

1、谐波对变压器的影响

由于谐波造成的变压器铁芯中的磁通量的减少和变压器绕组中导线的集肤效应加大，也就是最通常的铁损、铜损增加，必然造成变压器工作温度上升，形成恶性循环，降低效率。一般来说，谐波容易造成星形变压器产生谐振现象，对三角形变压器在绕组中形成环流而过热。

2、谐波对供电电缆的影响

由于用户系统中导线阻抗的频率特性，导线的电阻会随着频率的升高而增加，又由于导线中集肤效应的作用，谐波会使得用户自身供电系统中导线的附加损耗增加。尤其值得注意的是这类谐波还会使三相供电系统中的中性线的电流增大，导致中性线过载而引发故障。且大大浪费了电能，无谓的多交电费。

3、谐波对电动机的影响

由于集肤效应、磁滞、涡流等现象将随着谐波次数增高而使得各类旋转电机的铁芯和绕组中产生的附加损耗增加。在一般的工业用户中，各类电动机负载往往要占整个负载的 70% ― 80% 。由此可见，谐波对一般工业用户会带来很大的不必要的电能损耗。此外，谐波造成的电机转子的脉冲转矩也将使电机的转轴产生扭曲振动，使设备疲劳过度而损坏。

4、谐波对电力电容器的影响

电容器对于高次谐波呈现低阻抗，从而在高次谐波的影响下很容易击穿。有的电容器和系统电路中的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近某次谐波分量的频率时，就会使得谐波电流放大，引起电容器过热，过电压而不能正常工作，或加速电容器老化，缩短寿命。

5、谐波对通信系统的影响

通信系统的换流设备和 UPS 设备本身是很严重的谐波源。这类设备产生的谐波频率一般在3-10KHz之间，该频段的谐波必然会干扰载波通信的正常工作，由此产生的干扰电压将会严重影响通信线路的通信质量，甚至于在某些情况下还会造成通信线路的中断等严重后果。

6、谐波对PLC等微电脑控制设备的影响

绝大部分的数控类设备都通过一系列的交直流电机，通过变频调速来控制的。在此过程中谐波的瞬时脉冲会引起控制元件的误动作，引发莫明故障,尤其是由于数控设备中的控制用芯片中的电容受到谐波的影响，很容易老化甚至短路，造成设备不能工作,使生产过程中断。另外在精密加工设备的各类继电器的接触点上，在谐波的作用下很容易形成一个氧化碳膜层，既增加了接触点的阻抗又大大降下低了控制器的灵敏度。总之，谐波电流引起电压波型的畸变,对PLC、微电脑等精密高档程序控制设备的影响很大，特别是在自动化生产或流水线的场合，最终直接影响产品品质。

7、谐波对低压开关设备的影响

谐波的存在，使附加电流增大,导致保护器件因过流量大而容易烧坏。

8、谐波对蓄电池充电设备的影响

无论是UPS中的蓄电池还是汽车、地铁、电动车甚至小到手机中的蓄电池，有一个普遍现象就是使用一段时间后蓄电池的蓄电量会大大低于原出厂标定值。其实，原因就是在蓄电池的充电过程中电源中由于整流、换流等非线性的原理，使谐波的含量很高，不但使各类蓄电池的极板表面严重氧化而充电不足，导致蓄电池蓄电量下降，而且使充电过程中的电能的浪费达到惊人的程度。

9、谐波对企业电力测量准确性的影响

目前国内采用的电力测量仪表都是在工频(50Hz)正弦波的情况下设计使用的。当存在谐波时，由于频率和波型都发生极大的变化，将产生计量混乱，测量不准确。

四、配电系统谐波治理对策

为了全面掌握电网的谐波水平和负荷的谐波特性，应定期对电网进行谐波普查测试，当大容量的谐波源设备、电容器（或滤波器）组等接入电网前后，均应进行专门的谐波测试，以确定电网背景谐波状况、谐波源的谐波发生量、电容器（或滤波器）组对谐波的影响等，以决定其能否正式接网运行。

谐波造成对电网的污染，使得用户防不胜防，有的用户，按照电力部门的原设计方案和配比，应该是可以拖动负荷的，但由于谐波的存在，就是拖不动，不得不停下一部份负荷，使得变压器的负荷能力“缩水”，而传统的无功补偿装置，仅能起到无功补偿的作用，即仅仅提高功率因数。但是，在提高功率因数的同时，又对谐波电流进行了放大，即把系统负荷产生的谐波电流放大数倍以上。我们知道，谐波会消耗有功功率，也就是说，谐波含量高了，也要“用电”的。因此，有的企业，通过安装大量的补偿电容，获得了高的功率因数，你的电费单上的“力调费”是正的了。可在此同时，也付出了大量的有功电度，实际上，你也多交了电费，这是不划算的。

谐波的治理是每一个用电户和供电部门应该认真考虑的问题，如何把谐波的污染降低到最低限度，又不要花太多的钱，我认为：任何事物都不是一尘不变的，都会有种种区别，而我们对于谐波的处理，也不能遵循一个准则，即一定要滤波。一是当低谐波时，可以采取“抑制”的方式，即使用谐波抑制器抑制谐波，使得投入系统中用于无功补偿的电容器能平安地投入，进行无功补偿，在补偿电容器的回路中串入一个谐波抑制器；二是当系统中的谐波有一定的含量，但还不至于达到抑制不了时，也可以采取另一种“抑制”的手段，即串入一定百分率的电抗器，对谐波进行抑制，同样可以达到使得补偿电容器平安投入系统，对无功功率进行补偿的作用。三是当系统中的谐波含量达到一定的量时，用“抑制”已无法解决问题时，就要毫不犹豫地采用滤波的手段，针对某一次或某几次大含量的谐波进行“滤除”，这就是当前人们说到的最多的“滤波”了。这时，滤除谐波，以保证系统中的谐波含量低于国标的限额，即同时能保证系统平安运行。

五、结论

谐波的综合治理工作是一项节能环保的有益的工作。单纯无功补偿用的电容器组对谐波治理和抑制无能为力。并且，由于谐波的存在,设备电感与无功补偿用的电容器组发生并联谐振，及外系统感抗与无功补偿用的电容器发生串联谐振，使得谐波进一步放大，从而使得电压和电流畸变更加严重。电气线路的集肤效应，导致电缆、电线发热，绝缘材料加速老化。 消除电力电子装置谐波污染的工作，可称之为当今技术应用的“绿色工程”。抑制甚至消除谐波，才能真正地实现节约电能、减少损耗，降低成本；提高效率、稳定生产、优化质量。

参考文献：

1. 许遐, 2008年09月,公用电网谐波的评估和调控出版.中国电力出版社

谐波治理篇4

关键字：电力谐波检测治理

前言

随着我国工业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，电网中电力电子元件的使用也越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对广大用户也产生了严重危害。目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。

一、电力系统谐波危害

①谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。

②谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。

③谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。

④谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。

⑤谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。

⑥谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量;重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

⑦谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

⑧谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。

二、谐波检测方法

1.模拟电路

消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。但由于其检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在10%以内，严重影响了有源滤波器的控制性能。近年来，人工神经网络的研究取得了较大进展，由于神经元有自适应和自学习能力，且结构简单，输入输出关系明了，因此可用神经元替代自适应滤波器，再用一对与基波频率相同，相位相差90度的正弦向量作为神经元的输入。由神经元先得到基波电流，然后检测出应补偿的电流，从而完成谐波电流的检测。但人工神经网络的硬件目前还是一个比较薄弱的环节，限制了其应用范围。

2.傅立叶变换

利用傅立叶变换可在数字域进行谐波检测，电力系统的谐波分析，目前大都是通过该方法实现的，离散傅立叶变换所需要处理的是经过采样和A/D转换得到的数字信号，设待测信号为x(t)，采样间隔为t秒，采样频率=1/t满足采样定理，即大于信号最高频率分量的2倍，则采样信号为x(nt)，并且采样信号总是有限长度的，即n=0，1……N-1。这相当于对无限长的信号做了截断，因而造成了傅立叶变换的泄露现象，产生误差。此外，对于离散傅立叶变换来说，如果不是整数周期采样，那么即使信号只含有单一频率，离散傅立叶变换也不可能求出信号的准确参数，因而出现栅栏效应。通过加窗可以减小泄露现象的影响。

3.小波变换

小波变换已广泛应用于信号分析、语音识别与合成、自动控制、图象处理与分析等领域。电力谐波是由各种频率成分合成的、随机的、出现和消失都非常突然的信号，在应用离散傅立叶变换进行处理受到局限的情况下，可充分发挥小波变换的优势。即对谐波采样离散后，利用小波变换对数字信号进行处理，从而实现对谐波的精确测定。小波可以看作是一个双窗函数，对一信号进行小波变换相当于从这一时频窗内的信息提取信号。对于检测高频信息，时窗变窄，可对信号的高频分量做细致的观测；对于分析低频信息，这时时窗自动变宽，可对信号的低频分量做概貌分析。所以小波变换具有自动“调焦”性。其次，小波变换是按频带而不是按频点的方式处理频域信息，因此信号频率的微小波动不会对处理产生很大的影响，并不要求对信号进行整周期采样。另外，由小波变换的时间局部可知，在信号的局部发生波动时，不会象傅立叶变换那样把影响扩散到整个频谱，而只改变当时一小段时间的频谱分布，因此，采用小波变换可以跟踪时变和暂态信号。三、电力系统谐波治理

限于篇幅问题，本文在此只介绍基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，基于改造谐波源本身的谐波抑制方法一般有以下几种。

(1)增加整流变压器二次侧整流的相数

对于带有整流元件的设备，尽量增加整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征谐波，该措施可减少谐波源产生的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主要谐波源之一，其在交流侧所产生的高次谐波为tK1次谐波，即整流装置从6脉动谐波次数为n=6K1，如果增加到12脉动时，其谐波次数为n=12K1(其中K为正整数)，这样就可以消除5、7等次谐波，因此增加整流的相数或脉动数，可有效地抑制低次谐波。不过，这种方法虽然在理论上可以实现，但是在实际应用中的投资过大，在技术上对消除谐波并不十分有效，该方法多用于大容量的整流装置负载。

(2)整流变压器采用Y/或/Y接线

该方法可抑制3的倍数次的高次谐波，以整流变压器采用/Y接线形式为例说明其原理，当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时，其中3的倍数次高次谐波电流无路可通，所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致)，而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势，从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致，只能在形绕组内产生环流，将能量消耗在绕组的电阻中，故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势。从以上分析可以看出，三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时，谐波源产生的3n(n是正整数)次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流，不致使谐波注入公共电网。这种接线形式的优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波，是抑制高次谐波的最基本方法，该方法也多用于大容量的整流装置负载。

(3)尽量选用高功率因数的整流器

采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法，用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，这种整流器可以被称为单位功率因数变流器(UPFC)。该方法只能在设备设计过程中加以注意，从而得到实践中的谐波抑制效果。

(4)整流电路的多重化

整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而得到接近正弦波的阶梯波。重数越多，波形越接近正弦波，但其电路也越复杂，因此该方法一般只用于大容量场合。另外，该方法不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值，并提高纹波频率。如果把上述方法与PWM技术配合使用，则会产生很好的谐波抑制效果。该方法用于桥式整流电路中，以减少输入电流的谐波。

当然，除了基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，还有基于谐波补偿装置功能的谐波抑制方法，它包括加装无源滤波器、加装有源滤波器、装设静止无功补偿装置(SVC)等等，在此就不再详细论述。

随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。应用先进的电能质量测试仪器不仅能大大提高电能质量的监测与治理水平，同时还可建立先进可靠的电能质量监测网络，及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，采取相应的措施，为保证电网的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。

参考文献：

电能质量－公用电网谐波GB／T14549-1993[J]

谐波治理篇5

【摘要】本文主要分析了电网中谐波所产生的危害，并针对问题提出了相应的治理控制措施，供参考。

【关键词】电网谐波；危害；控制措施

【 abstract 】 this paper mainly analyzes the harmonic wave in the power grid generated harm, and proposes the corresponding administrative control measures, for reference.

【 key words 】 the harmonic; Harm; Control measures

随着各种产生谐波的电力电子设备，家用电器，非线性及冲击性用电设备的不断增加，构成了电力系统中电能质量的主要污染，对电力系统造成不良影响，甚至造成严重的危害。电力电子装置所产生的谐波污染已成为阻碍电力电子技术自身发展的重大障碍。

1.电网中谐波的产生

电力系统谐波的产生主要源于两大方面：其一是由于系统在运行过程中本身产生谐波，例如发电机、变压器制造上的缺欠或风能、太阳能发电造成的谐波；其二则是非线性负荷造成的。例如工业生产中，广泛应用大容量晶闸管、可控硅整流器、逆变器、变流器等电子设备，这些设备应用在大到轧钢机、电力机车、电镀设备、电弧炉，小到变频启动电机（VFDS）、不间断电源（UPS）、计算机、医疗设备、冰箱、微波炉等形成非线性负荷。就电网的发展来看，非线性负荷的惊人发展则是造成谐波污染的主要根源。

由于电力系统中存在着各种各样的非线性元件，如大型变流设备、大型电弧炉、感应电炉、电焊机、变压器、电动机、各种气体放电光源等，使电力系统和用户处线路内的三相交流电的波形发生畸变，由原来的周期性正弦交流电变成了周期性的非正弦交流电。周期性的非正弦交流电进行傅里叶级数分解可得基波(其频率与工频相同 )以及频率为基波频率整数倍的各次谐波，基波以外的各次谐波通常称为“高次谐波”。高次谐波的产生，将严重影响电力系统的供电质量和用户的用电质量及用电安全。

2.谐波对电网的危害

电网中产生的谐波达到一定的程度时，会对电网运行、电网中电气设备以及连接的负载都会产生严重危害，主要表现在以下几个方面：

2.1谐波对电网运行的危害

谐波对电网运行的危害主要有：①谐波可使电力系统发生电压谐振，从而在线路上产生谐振过电压，这就有可能使线路和设备的绝缘被击穿，造成短路事故；②谐波还可造成系统的继电保护和自动装置误动作，影响系统的正常运行；③谐波量大时能使系统中反应工频正弦量的多数监视、测量仪表出现误差；④谐波的存在不仅影响通讯系统通话的清晰度，严重时会产生谐振干扰整个通讯系统；⑤谐波还会影响功率因数补偿效果；⑥谐波严重时可使计算机系统失控。

2.2谐波对电网电气设备的危害

谐波对电网电气设备的危害主要有：①对发电机、电动机的影响：感应电动势中的高次谐波在同步电机气隙中磁性磁场沿电枢表而的分布一般呈平顶波形。利用傅里叶级数可将其分解为基波和一系列小波形。谐波次数 V=1、3、5、7，高次谐波电动势的存在，使发电机的电动势波形变坏，而且发电机本身的杂散损耗增大，温升增同，串入电网的谐波电流还会干扰通信；②对变压器的影响：由于变压器中磁路常出现饱和状态，这时，励磁电流中会出现三次谐波磁通，它通过油箱壁或其它构件时，将在这些构件中产生涡流损耗，从而使变压器效率变低，缩短变压器的使用寿命；③对电力电容器的影响：谐波电压加在电容器两端时，电容器对谐波电流呈现较小的阻抗，且谐波次数越高，阻抗越小，因此电容器很容易发生过载甚至烧毁。

3.电网谐波的治理措施

在《电能质量 ・公用电网谐波》中规定，公用电网谐波电压限值：电网额定电压为 0.38KV时，电压总谐波畸变率《5.0%，电网额定电压为 10KV时，电压总谐波畸变率《4.0%。若谐波量超过限值，必须采取措施予以治理。谐波的治理工作主要应从技术和管理两个方面入手。

3.1谐波治理的技术措施

电力系统谐波的治理措施可分为预防性和补偿性两种。预防性措施包括：①供电设备

(如电容器、变压器、发电机等 )在设计、制造、配置等方面采取减少谐波的措施；②通过增加整流器的脉动数或采用可控整流来限制电力谐波的主要来源一一整流器的谐波。补偿措施包括： ①改变馈线参数；②采用滤波器。

滤波器大体又可分为有源滤波器和无源滤波器和混合型滤波装置。①采用无源滤波器（PPF）。对负荷变化不大，谐波超标次数种类不多的，可采取简单经济的无源 LC滤波器来滤波，但需结合负荷工况实现分级投入，以确保运行工况在低负荷时也不会谐波超标。②采用有源滤波器（APF）。在谐波源附近和公用电网节点处装设并联型或串联型 APF,可以有效的起到补偿或隔离谐波的作用，并联型还可以进行无功功率补偿，但装置造价较高。③采用混合型滤波装置。相对于负荷变化较大，谐波超标次数种类较多时，可以采用有源滤波器与 LC滤波器混合使用方式，首先利用结构简单、成本低的 LC滤波器分担大部份补偿消谐任务，再利用有源滤波器优良的补偿性能，两者结合，既克服有源滤波容量大、成本高的缺点，又可使整个系统取得良好的性能，达到对复杂负荷工况的谐波消除效果。

3.2谐波治理的管理措施

要做好电网谐波的治理工作，我们不仅要采用先进、科学的技术措施，还要在管理上加大力度，强化以下几方而的管理措施：

（1）严把谐波源入网关。大、中、小型非线性负荷接入电网时，必须满足电能质量规定的要求。以实测结果作为验收的依据，验收中若发现谐波超标严重，应限期制定抑制谐波措施。影响电网安全运行的，电力部门可停止供电。

（2）坚持开展对变电所和重点用户的谐波测试工作，逐步建立非线性用户技术档案。对一些非线性负荷严重的企业要重点落实监督和测试工作，确保各类谐波治理设备都能够正常工作，发挥谐波治理作用。

（3）对谐波治理工作实行量化考核治理工作。相关部门可以做出一套实际有效的考核制度，对于各单位和企业在谐波治理工作方面实现量化考核，对于在谐波治理工作和电网电能质量做出突出贡献的企业给予一定程度的奖励。

4.结论

地区电网的电能质量的好坏直接关系到区域工业生产、经济的发展，也与人民的生活切实相关，而电网谐波是电能质量的主要污染，因此，对电网谐波的治理工作对于电力系统而言意义重大。本文论述了谐波的产生、危害，重点从技术和管理的角度研究了电网谐波的治理方法和措施。随着我国电能质量治理工作的深入开展，我们应该不断在技术上不断创新，在制度上大力革新，争取能在电网谐波治理方面取得更大的成就，保证为社会提供清洁的能源。

【参考文献】

［1］罗邵屏，罗安等 .谐波治理的研究进展.变流技术与电力牵引.2007年 6月.

谐波治理篇6

关键词：配电网  谐波  特点  测量  危害  治理

        0 引言

        经济的飞速 发展 带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。

        1 电力系统谐波的基本特性和测量

        谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。

        非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。要治理谐波改善供电品质，需要了解谐波类型。谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在iec 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。

        实际工作中，通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资料。

        相对单点的谐波测量而言，从区域或整个电网角度来看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过程。谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。

        2 配网中的谐波源

        严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。

        发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。

        输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。

        晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波的近40%，是最大的谐波源。

        变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：交-直-交变频器和交-交变频器。前者将380v 50hz工频电源经三相桥式可控硅整流，变成直流电压信号，滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分次)的谐波。  

        3 谐波在配网中的危害

        谐波对于配电系统的影响，表现在对线路上所配置的保护及测量设备的影响。因这些设备一般采用电磁式继电器、感应继电器元件，容易接受谐波干扰而误动和拒动，系统中存在的不明原因的误动和拒动，与谐波不无关系。所以谐波超标，会严重威胁配电系统的安全稳定运行。

        谐波会大大增加电力变压器的铜损和铁损，降低变压器有效出力，谐波导致的噪声，会使变电所的噪声污染指数超标，影响工作人员的身心健康。对于电力电容器，谐波会导致端电压升高，损耗加大，电容器发热，加速老化，从而缩短使用寿命。

        配网中使用大量异步电动机，产生的谐波会增加附加损耗。负序谐波产生的负序旋转磁场，会产生制动力矩，影响电动机的有功出力。对断路器而言，无论其构成元件为电磁的、还是热磁的、亦或 电子 的，都可能受谐波的影响误动。

        电能表是评价电能消耗重要而基本的测量工具，是用户缴费的凭证，而谐波可能使电能计量产生较大误差，严重时会导致计量混乱。同样，谐波也是引起录波装置误启动，保护误动和拒动的重要因素。

        此外，谐波会通过静电感应、电磁感应以及传导等多种方式耦合进通讯系统，影响它们的正常运行。对于人体，谐波会刺激人体细胞，使正常的细胞膜电位发生快速波动或可逆的翻转，当这种波动或翻转频率接近谐波频率时，会影响人体大脑与心脏。

        4 配电网谐波治理的对策

        既然谐波存在多方面的危害，采取必要的有效手段，避免或补偿已产生的谐波，就显得尤为重要。可归纳以下治理措施：

        4.1 加强标准和相应规范的宣传贯彻。iec 6100以及国标gb/t 14549-1993，对于谐波定义、测量等进行了宣传，明确谐波治理是一项互惠互利、节能增效，是保证电网和设备安全稳定运行的举措。

        4.2 主管部门对所辖电网进行系统分析，正确测量，以确定谐波源位置和产生的原因，为谐波治理准备充分的原始材料；在谐波产生起伏较大的地方，可设置长期观察点，收集可靠的数据。对电力用户而言，可以监督供电部门提供的电力是否满足要求；对于供电部门而言，可以评估电力用户的用电设备是否产生了超标的谐波污染。

        4.3 针对谐波的产生和传播的特点，采取相应的隔离、补偿和减小措施。在配电网中，主要存在的是三次谐波污染，可以在谐波检测的基础上，通过适当加装滤波设备来减小谐波注入电网。对于各种电气设备的设计者，在设计初始，就要考虑其设备的谐波污染度，将谐波限制在标准允许的范围内。

谐波治理篇7

[关键词]电力系统；谐波治理；Matlab仿真

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0337-02

1 引言

谐波问题对电力系统和电力用户都很重要，涉及发、输、供、配、用电等各方面投资者、经营者、使用者的合法权益，谐波含量已经成为电力系统运行与管理水平的重要标志，影响着用户的生产效率和产品质量[1]。

相比欧美日等发达国家，某地区供电公司在谐波管理上还未实现精细化，在日常调度工作中，对谐波的监测和防治措施亦显不足。本文以某地区电网为立足点，浅析了某地区电网谐波治理方案。

2 某地区电网谐波现状

2.1 某地区电网概况

某地区电网110kV以下网络属于典型辐射状馈供网络。截止2014年底，全网220kV变电站25座，主变压器48台，总容量为8340MVA，110kV变电站78座，主变压器123台，总容量为584.75MVA，35kV变电站43座，主变压器79台，总容量为781.7MVA。220kV线路89条，总长度1475.1km，110kV线路155条，总长度为1529.29km，35kV线路162条，总长度为1112.97km。2014年某地区电网单日最大用电负荷3412.61MW。

2.2 电能质量国家标准

国家技术监督局颁布了公共电网谐波的国家标准： GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》； GB/T 24337-2009《电能质量 公用电网间谐波》。另外还颁布了 GB/T 19862-2005《电能质量监测设备通用要求》。上述技术标准是电能质量合格的依据[2-3]。

3 配网谐波治理措施

为了具体的、有针对性的研究谐波治理措施，本节以荷叶变10kVII段母线5次谐波电流超标的实例进行分析和计算，找出简单、有效、可行的治理措施。

3.1 荷叶变概况

如图1所示为荷叶变一次系统接线图。

荷叶变2号主变型号为SSZ10-31500/110，接线组别为Ynyn0/d11，电压比为（110±8*1.25%）/（37±2*2.5%）/10.5kV，空载电流0.15A，空载损耗20.38kW，负载损耗（满载）138.2kW，高压侧对中压侧短路阻抗为10.42Ω，高压侧对中压侧负载损耗137.5kW，高压侧对低压侧短路阻抗为17.9Ω，高压侧对低压侧负载损耗为138.2kW，中压侧对低压侧短路阻抗为6.42Ω，中压侧对低压侧负载损耗为122.3kW。

10kVII段母线电容器型号为：BFM11/√3-100-1W，每相由4个电容器并联，然后按照三角形接线并入电网。电容器组无功补偿容量为5Mvar，电压为11/√3kV，采用6%电抗率的电抗器。

根据谐波检测结果，高姿变10kVII段母线5次谐波电流源大小为40A，国标限值为30.4A，10kVI段母线谐波不超标。

2号主变高压侧负荷29.86MVA，中压侧负荷16.56MVA，低压侧负荷14.84MVA；1号主变高压侧负荷34.52MVA，中压侧负荷22.36MVA，低压侧负荷13.89MVA。

系统最大运行方式下：110kV母线系统阻抗为0.0674Ω，35kVII段母线系统阻抗为0.3057Ω，10kVII段母线系统阻抗为0.445Ω。

3.2 电力滤波器的选择

当前电力谐波治理的主流方法有两种：无源电力滤波器和有源电力滤波器。但是有源电力滤波器投资成本高，运行维护成本高，同时其在滤除谐波的同时会向电网注入一定量的其他谐波。

针对某地区电网的谐波以5、7次谐波电流为主的特点，可以选择合适的单调谐电力滤波器来滤除特定次数谐波，其对特定次数的谐波滤波效果明显，投资低，运行维护方便等特点，成为工程应用的首选方案。

单调谐电力滤波器技术已经相当成熟，在大型的电力用户中已有成功的应用，如丹阳龙江钢铁。

3.3 单调谐电力滤波器设计

3.3.1 参数选择方法

在当前实际工程环境下，单调谐电力滤波器参数的选择主要取决于其补偿实施方法的选择，方法一：在10kV母线上单独配置单调谐电力滤波器；方法二：将10kV电力电容器改造成单调谐电力滤波器。

方法一中滤波器参数的选择时，考虑到新增加的单调谐滤波器具备无功功率补偿功能，为了防止无功的过度补偿，采用最小补偿容量法来确定其参数。方法二中滤波器参数的选择具有唯一性，因为电力电容器的参数已经固定，然而方法二最大的缺点是无功补偿和谐波滤除功能捆绑在一起，不能灵活运用。

故应该采用方法一：在10kV母线上单独配置单调谐电力滤波器，采用最小补偿容量法来确定参数。

3.3.2 参数计算

在工程实际应用中，为了简化单调谐电力滤波器的电力电容器主要谐波允许电流的计算方法，一般采用近似算法，5次谐波电流允许值不应超过0.38 IN[4]。

故有I5=0.38IN。

为了保证单调谐电力滤波器有足够的滤波容量，同时兼顾电力系统发展的需要，在设计时取I5=40A，品质因数q=60，则IN=105.26A。

故，设计的单调谐电力滤波器补偿容量为2Mvar，C=29.24μF，L=13.87mH，R=0.363Ω[5]。

3.3.3 仿真验证

使用Matlab仿真平台对设计的单调谐电力滤波器进行仿真验证，如图2所示。图中三个单相电流源组成5次谐波电流源。

单调谐电力滤波器投入前与投入后，10kV母线A相的5次谐波电流对比图，如图3所示。图3中左图为单调谐电力滤波器投入前，基波电流为1005A，而5次谐波电流含量为2.19%，图3中右图为单调谐滤波器投入运行后，基波电流为1062A，而5次谐波电流含量为0.04%，总谐波电流含量降为0.15%。

设计的单调谐电力滤波器的滤波效果非常明显。

4 配网谐波治理方案

从地区电网的实际出发，考虑某地区电网为辐射状馈供网络的实际情况，电能质量采用“分层分区治理”的原则，同时兼顾治理方案的经济性、合理性和可行性。

从地区电网长远发展的角度，应建立地区电网电能质量在线监测系统，实时检测电网电能质量，并发出告警[6]。

在污染严重的10kV或35kV母线上安装合适的LC无源滤波器，既满足了当前5次、7次谐波电流的需求，也满足了未来一定时间内随着网络和用户负荷变化而出现的潜在威胁。

加强非线性负荷的管理。在非线性负荷接入电网供电前，按规定检测其对公共电网产生的影响。如果不符合标准时，要求采取有效的治理措施。

5 结束语

本文从电力调度的角度阐述了某地区电网谐波治理的初步方案，谐波治理需要从长远的角度，考虑各种因素，得出综合方案，还需要进行各种后续研究工作。

谐波治理篇8

关键词：煤矿电力系统；谐波治理；SVG；SVC

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.051

1 煤矿电力系统中谐波的来源

以前煤矿电力系统中的谐波源主要来自变压器、电动机等用电设备，但随着科学技术的进步，大量非线性负荷得到广泛使用，特别是各类电力电子装置（可控硅、IGBT等）迅速发展，已成为煤矿电力系统中主要的谐波源。煤矿电力系统的谐波源主要分以下几类：

（1）电弧加热设备：如电焊机等。

（2）需整流的用电设备：如主副井提升机等大型直流电动机 ；各类变频调速设备（采煤机、皮带机）在矿井中的广泛应用。

（3）地面办公设备：如电脑、彩色电视机、打印机、变频空调等在地面得到广泛应用。

2 谐波在煤矿电力系统中的危害

（1）大量谐波电压电流存在于电网中，易导致电网电压降低，增加线路损耗，导致煤矿吨煤成本增加；变频器、变压器以及电动机等这些电气设备处于经常的变动之中，产生的谐波极易构成谐振，致使谐波含量放大，产生过电压或过电流，烧毁电容器、电动机等。

（2）影响供电系统无功补偿设备的正常使用，特别是未采用有源动态无功补偿装置的变电所，谐波注入电网时容易造成变电所高压电容过电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜将无法正常投切，更严重的情况是电容柜能够将电网谐波进一步放大。

（3）谐波影响电力系统的稳定运行，尤其是对广泛应用的微机保护装置危害更大，易造成变电所继电保护误动作，导致区域性停电事故。

（4）干扰通讯系统的正常工作，当输电线路与通讯线路平行或相距较近时，电力线路上流过的较大的奇次低频谐波易形成磁场耦合和电场耦合，谐波分量则会在通讯系统内产生声频干扰，轻则降低信号 传输质量，破坏信号的正常传输，重则损坏通讯设备或威胁使用通讯设备人员的人身安全。

（5）谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用容量和使用效率；负序谐波会在电动机中产生负序旋转磁场，形成反向转矩，降低传动效率，严重时会使电动机过热 ，降低电动机的使用寿命。

（6）谐波对人体也会产生影响，当人体细胞在受到刺激兴奋时会产生快速电波动，其频率若与谐波频率相接近，谐波产生的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场。

3 谐波治理措施

目前谐波治理的主要措施有变电所集中治理和非线性用电设备处分散治理。

（1）分散治理措施：适用于供电距离较远且功率因数较低的大型用电设备，主要可采取以下几个措施：

1）对电力电子设备本身进行改造，使其不产生谐波或减少谐波的产生；

2）变频器和谐波治理设备必须配套使用，严禁安装使用无谐波治理的设备；

3）加快提高同步电动机在煤矿机电设备中的使用比例，例如同步电动机直驱提升机、同步电动机皮带机在许多煤矿中已经得到很好的应用。

（2）变电所集中治理措施：通过外加补偿装置等来补偿谐波，例如在电力系统中加无源滤波器或在装置的电网侧加有源滤波器装置及动态无功补偿技术。

1）机械式投切的无源补偿装置，属于慢速无功补偿装置，电力系统中应用较早，目前应用已经较少；

2）晶闸管投切的静止无功补偿器（SVC），该装置产生无功和消除谐波是靠其电容和电抗本身的性质产生的，属无源、快速动态无功补偿装置，在我国煤炭电力系统中应用较为广泛，但受系统谐波影响大，缺点明显。

杨营煤矿在35kV变电所10kV母线安装了两套无功补偿滤波装置，每套输出基波补偿容量为3000kvar。该系统具有以下特点：

①额定补偿容量较广且连续可调；

②响应时间较快，动态响应时间不大于100ms；

③受系统谐波影响大，自身产生较大量谐波，例如SR、TCT等易产生5、7、11等高次谐波。

此装置在该矿两年的实践应用中，谐波消除效果可满足矿井供电系统需求。

（3）基于电压源逆变器的静止同步补偿器（SVG），该装置产生无功和消除谐波是靠其内部电力电子器件产生与谐波电流相反的无功电流，属有源、快速的动态无功补偿装置，应用性能较为先进。此装置主要应用于大型新建矿井，例如神华神东矿区谐波治理配置的就是无功动态补偿装置（SVG），实践证明该补偿装置取得了良好效果。该系统主要有以下优点：

1）额定补偿容量广且连续可调，±20 Mvar的可调范围已经得到应用；

2）响应时间快，一般不大于10ms，能够很好的应对各种冲击性负荷的补偿工作；

3）受系统谐波影响小，可抑制系统谐波。

4 小结

谐波治理篇9

关键词：城市住宅小区、供电、谐波

中图分类号：U223文献标识码： A

引言：近年来，工业供电方面的电能质量问题已得到大量关注，各种谐波抑制措施和其他提高供电质量的措施被广泛应用。随着住宅小区公用电网中非线性负载使用数量的增加，住宅小区电网的电能质量问题也开始被重视。

1、住宅小区电网的典型谐波源及谐波电流特点

住宅小区公用电网的负荷主要是各种家用电器，如电视机、各种节能灯、电冰箱、洗衣机、微波炉、电磁炉、计算机、激光打印机、充电器以及高层建筑中的空调用压缩机、大型电梯等，这些电器中都含有非线性元件，当这些非线性元件接入电网中时，会在线路中产生谐波电流，从而引起电压波形畸变，影响电能质量。所以，人们日常生活中使用的各种家用电器对于电网而言都是谐波源。

住宅小区公用电网谐波电流分布情况有以下特点。

（1）主要是奇次谐波电流，其中以低次3次、5次和7次谐波电流为主。

（2）住宅小区公用电网的非线性负荷具有基波功率因数高、含谐波功率因数低的特点，如家用计算机的基波功率因数可达0.9，但是含谐波后功率因数只有0.5~0.6。

（3）住宅小区公用电网的非线性负荷具有单个负荷用电容量小，但同时集中使用的概率大，导致电网总负荷量大，谐波电流叠加。所以，在晚间的用电高峰时期，谐波含量最高，白天处于低谷，谐波含量最低，也就是说公用电网中谐波电流每日波动较大。

（4）随着住宅小区用电负荷的季节性波动，谐波大小也随之变化，夏、冬季节用电负荷大，谐波含量高，春、秋季节负荷小，谐波含量也低。

近年来，建筑供用电系统的谐波日益严重，已经成为城市公共电网的主要谐波源。日本有关调查数据表明，电网谐波有40%来自于建筑用电系统。英国曾就谐波电流、对地泄露电流和电压扰动造成的计算机停机问题进行了统计，他们随机对45家公共事业、商业和工业用户进行了调查，结果表明谐波电流造成的公用电网内的停机事故频率最高，上述三类用户每年的事故报告在12次以上的超过，每年至少一次事故的报告为80%以上。在国内，苏州供电公司对苏州工业园区的苏都花园2号配电所在2008年6月23日21:00晚居民用电高峰时段对电网谐波进行了测试，测试数据表明电网中含有大量的谐波电流，主要为3次、5次、7次和9次，其畸变率分别为19.5%、13.7%、6.7%和6.6%，电流总畸变率平均值达到25%，最高达30%。

以上的数据和分析表明，住宅小区公用电网的谐波污染已经非常严重，到了不得不治理的程度。

2、住宅小区电网谐波的危害

谐波污染是电网公害，谐波电压和电流在电网中的存在，将对电网本身以及由该电网供电的用户都造成很大影响。谐波的危害主要体现在以下几个方面。

（1）使输电线路损耗增加，传输效率降低；当与电网的系统参数配合不恰当时，可能引起谐波电流的谐振和放大，将产生更大的损耗。

（2）谐波电压可使电力变压器的磁滞损耗和涡流损耗增加，变压器内的绝缘材料承受的电气应力增大；谐波电流使变压器损耗增加，谐波较大时可能使变压器局部过热、噪声增大，从而影响电网和供电一次设备的安全运行。

（3）引起系统各类继电保护和自动装置误动作或拒动作。

（4）住宅小区电网中大量的三次和三的倍数次谐波电流流过中性线，使中性线流过的电流大大增加，甚至可能超过相线的电流。如建筑电气线路设计时选用的中性线截面较小，则会使中性线严重过载而发热增加，严重时绝缘损坏，引起短路和火灾。

（5）谐波会产生电磁干扰，影响通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。

3、常用的谐波治理措施

谐波治理的基本思路有两种：一种是主动型谐波治理，这种方式是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，从根本上解决谐波问题，但它仅适用于作为谐波源的电力电子装置；另一种是被动型谐波治理，在系统中谐波已经存在时采用这种方式，即在系统中装设单独的谐波补偿装置来进行谐波治理，所以这种方式可适用于各种情况。

3.1主动型谐波治理措施

对于主动型谐波治理方式，目前主要采用的方法有以下几种。

（1）改进电力电子装置主电路的拓扑结构，如采用由新型全控型器件IGBT等构成的PWM整流电路取代传统的由晶闸管作为主控元件的相控整流电路。

（2）对于整流电路，增加整流相数，如采用十二脉波整流电路、十八脉波整流电路等。

（3）限制变流装置的容量。

（4）在电力电子装置中采用各种先进智能控制技术等，现代控制技术已广泛应用于电力电子装置中，如无差拍控制技术、模糊控制、神经网络控制、滑模控制等。

值得注意的是，以上这些措施虽然可以有效地减少电力电子装置所产生的谐波含量，但由于它们的非线性，谐波不可能全部消除，所以电力电子装置中谐波总是存在的。

3.2被动型谐波治理措施

对于被动型谐波治理方式，常用的方法是安装无源电力滤波器（passive power filter）和有源电力滤波器(active power filter)。

无源电力滤波器的基本工作原理是：滤波器由电感、电容和电阻组成，它为系统中的谐波电流提供一条低阻抗通道，即滤波器对于谐波电流阻抗接近为零，使谐波电流通过滤波器流出，而不流入电网。只要合理设置滤波器中电感和电容的参数，使滤波器的谐振次数为所需要滤除的谐波次数，则该次谐波通过滤波器时被滤除，系统中该次谐波被消除。无源滤波器具有结构简单、技术成熟、设备投资较少、运行可靠性较高、维护方便、运行费用较低等特点，得到了广泛应用。但是其补偿频带窄，仅能消除特定的几次谐波，甚至在与系统参数不匹配时可能发生谐振而导致某些次数的谐波放大，补偿特性易受电网阻抗和频率变化的影响。此外，在大容量的情况下无源滤波器的滤波装置笨重，体积大，损耗多。由于无源滤波器的以上缺点，近年来性能更加优越的有源电力滤波器开始被重视而得到广泛关注。

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，它的基本工作原理是： 滤波器检测电网谐波电流，根据谐波电流情况，滤波器产生一个大小与谐波电流相同、相位与谐波电流相反的补偿电流，与电网中的谐波电流叠加，使叠加后的电网电流只有基波分量。有源电力滤波器克服了无源滤波器等传统谐波抑制装置的缺点，能对频率和幅值都变化的谐波及无功进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，也很难和电网阻抗发生谐振，已成为目前抑制电网谐波最有效的手段。

只是由于目前中国有源电力滤波器价格相对还比较高，而且人们对谐波危害的认识程度还不够，谐波治理问题还没有得到足够高的重视，使得有源滤波器的应用在中国还相对较少。而在日本及欧美国家，有源滤波器的使用已经非常广泛。

为了解决大容量有源滤波器价格太高问题，同时考虑滤波器在对系统进行谐波抑制时能对系统进行无功补偿，目前建筑电气系统中也常采用无源滤波器+有源滤波器的混合补偿方式，可以同时补偿无功和抑制谐波，得到更好的补偿效果。

4、结 语

对住宅小区公用电网的谐波情况及谐波抑制方法进行了讨论，提出了防范和治理谐波的措施，以减小谐波对小区电网的影响。建筑系统的谐波治理已经成为不得不重视的问题，减小系统谐波，可以提高电网供电质量，降低系统损耗，达到节能的目的。

参考文献：

谐波治理篇10

关键词：国民经济；电力谐波；危害；治理；建议

1.前言

近些年，由于钢材、金钢砂、多晶硅及各种电解锌、钠、铝等金属在欧美市场上的价格走俏，新上的轧钢机械铸造、硅板厂、金属冶炼厂等轻工业企业在政府部门招商引资工作的大力支持下逐步落户到县域农村电网中，一方面提高或增加了当地财政收入的同时，农村电网中的整流器、变频调速装置、电弧炉、电焊机、电气化铁路以及各种电力电子设备不断增加。这些负荷的非线性、冲击性和不平衡的用电特性，对供电质量造成严重污染。另一方面，现代工业、商业及居民用户的用电设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。谐波危害问题已逐步受到全国乃至全世界的广泛重视。

2.电力谐波案例描述及分析

宜阳县地处豫西伏牛山区，属部级贫困县，总人口70.9万，2008-2010年期间由于政府招商引资力度加大和深入，先后有六、七十家中、小型企业入驻到宜阳县投资建厂，确实为宜阳县域经济发展和GDP增长做出了贡献，但相关的一些电力技术问题逐渐暴露出来，谐波源案例描述如下：

2009年洛阳山惠硅业有限公司入驻宜阳县白杨镇蝎子山工业园，该厂区内设计安装有35KV、10KV专用配套配电装置，安装HTSSP-6300/35铁合金炉变压器2台、S9-1000/35动力变2台，总容量14600KVA，总用电负荷18380KW。该用户年生产2.5万吨金属硅、三氯氢硅，工艺生产流程主要以硅石、石油焦、氯气、氢气、氮气为主要原料，经SYK-205-2.5、SYK-36000布袋过滤器过滤后，再经氯化氢电弧合成炉加热提炼，将硅石与氯化氢反应生成三氯氢硅，是生产多晶硅的原材料。由于设计方在规划时忽略了谐波源问题，用户侧未加装滤波、消谐装置这一缺陷在工程验收时未被引起重视。

在2009年5月下旬山惠硅业有限公司投产后，其主供电源点白杨变电站6~12月份35KV母线不平衡率一直出现异常，正常考核值为±1%，白杨变1~5月份35KV母线不平衡率完成值为±0.06%~±0.78%之间，而6~12月份白杨变35KV母线不平衡率完成值均大于±2.1%。引起目差过高原因怀疑系山惠硅业生产引起，但由于县局技术水平有限一直未能查找出引起目差过高的直正原因和确切数据。直至11月份，运行人员操作投入白1#无功补偿电容器时，发现电容器投入后功率因数还是低，初步判断为电容器故障，随即联系检修公司到现场对电容器进行了测试以后，发现C相电容容值低，试验数据详情如下：

确定为本体故障后，电容器必须返厂解体维修，并联系厂家技术员到现场指导，技术员到现场后首先到后台机查看了11月份35KV电压曲线图，电压波动比较大而且曲线走势紊乱，技术员询问了解到35KV侧接入运行有大型电弧炉用电设备后，初步分析电容器系因山惠硅业有限公司生产时产生的大量谐波电流注入系统电网，使35KV电压波形发生畸变，造成的二次谐振引起电容器过载损坏。

经谐波测试仪器测量35KV1、2白硅线路中的谐波电流，发现谐波电流十分大，线路中的总谐波电流超过20%以上，电压正弦波形畸变率极限值（相电压）如下：

查阅相关资料后，我们得知山惠硅业有限公司负荷性质国家规定为二类负荷，其生产使用的三相电弧炉工作原理是利用交流电弧产生的热来熔炼金属的一种电炉，电弧发生于专门的电极棒和被熔化的炉料之间，炉料受到电弧的直接加热。由于熔化期炉料的塌炉及氧化期炉料沸腾使电弧弧长产生强烈波动，大量对电网不利的3次谐波电流注入公用电网，造成电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动，增加损耗，电容器过载损坏。

虽然查找到了原因，但是由于国家目前还尚未出台任何针对谐波的处罚规定，本着“谁污染谁治理”的原则，避免、减少谐波对公用电网造成的危害，我们积极与用户沟通，向用户解释、说明谐波的危害，并提供相关的技术帮助，由用户自投资在其用户侧变电所安装CKGKL-5/IU-1型电抗器、电容、电阻等无源滤波装置1套，通过谐波治理后，用户端谐波电流

3.电力谐波对农村电网的主要危害

3.1电力谐波中含有大量的高次（高频率）谐波，由于电力设备，包括主变压器、控制继电保护装置、功率因数补偿装置、开关、熔丝、电缆等均是按照50Hz频率设计和制造的，因高频率电流流经这些设备和器件时的趋肤效应，使公用电网中的设备和器件产生了附加的谐波损耗，从而导致这些设备和器件的意外故障甚至引起损坏、燃烧。

3.2谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对变压器、继电器、接触器、电动机以及发电机等电感性负荷的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声、过电压甚至谐振，使得这些感性器件局部严重过热。因为容性元件也是按照50Hz 设计的，对高频率电流呈现低阻抗，会使这些元件过载损坏。对于空气开关的设备，当高频电流流经其过流或过热保护电路时，会导致空开跳闸保护。特别是对电力控制的继电保护装置，在高谐波状态下，会出现误动作，造成供电的不可靠性。

3.3谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不正确。

3.4谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者引进噪声，降低通信质量；重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

3.5由于谐波电流的冲击，配电电路中的功率因素补偿电容经常爆炸，保护用的熔断器经常无故熔断，保护用的热继电器和空气开关经常跳闸，严重影响供电的安全。

3.6电力谐波由电力线路中某些设备产生，因为所有用电设备都是并联在线路上，其谐波电流通过电力线路，串入线路中其它用电设备中，造成这些设备的损耗增加，故障率上升和出现误动作。

从上述谐波电流对电力线路造成的危害可以看出，电力谐波不仅严重影响供电的可靠性和安全性，还因为电力谐波中含有大量的高次（高频率）谐波，而这些谐波电流会在整个供电线路和设备中产生附加损耗，造成电能的浪费。

4.谐波治理的对策及几点建议

4.1电力谐波的治理应按照谁污染谁治理的原则进行。

4.2我国电网目前尚无明确的针对谐波的处罚规定，因此谐波造成的损失不象无功造成的浪费那样可以定量统计。把好业扩及用户工程质量验收关是关键，要清楚用户的用电负荷特性，对于不确定的用电设备负荷特性要一查到底，把电能质量隐患排查及治理作为重中之重对待。用户方往往为了降低自身投入成本，只安装炼炉生产设备，而不安装配套的谐波治理设备，市场营销部门应做好用户工作，做到炼炉设备与配套的谐波装置二者同时设计，一起投运。

4.3电容对频率很敏感，特别是高频电压和电流，很容易形成很大的电流而超过电容器的额定电流，损坏电容器。采用由电力电容、电抗和电阻适当组合而成的无源滤波装置进行滤波，不仅可以治理谐波电流，还可以就近补偿被治理设备的功率因数，通过并联电流超前于电压的电容，使得电路的功率因数保持0.90-0.99之间，以降低无功功率损耗，提高供电系统的利用率。

4.4用户端可以多投一些同步电动机，它一方面可以进行无功补偿，减少电压波动及电压闪变，另一方面它又能吸收一部分谐波电流，对谐波治理也有很大好处。

4.5在公用变电站无功补偿设备中串入一定数量的电感，可以使之成为五、七次谐波治理设备，同时还可以起到补偿作用，以达到一物二用，但前提是必须请有丰富经验的设计单位设计。

5.结束语