淺談諧波對高壓輸電線路的危害及治理措施

摘 要：隨著科學技術的快速發展，近年來，一些非線性電力設備得以廣泛的應用，這些非線性設備在運行時產生畸變的電流波形，從而形成諧波，因此，在目前諧波問題所造成的影響越來越嚴重。當產生諧波時，諧波不僅會影響一些電設備的正常使用，同時也會導致一些電力設備損壞，所以諧波問題越來越受到大家的普遍重視。本文對諧波進行說明，同時分析了諧波對高壓線的危害，并進一步對如何加強諧波所造成危害的具體措施進行了闡述。

關鍵詞：諧波；高壓；輸電線路

1 諧波概述

所謂諧波是指一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數倍，電力系統所指的諧波是穩態的工頻整數倍數的波形，電網暫態變化諸如涌流、各種干擾或故障引起的過壓、欠壓均不屬諧波范疇；諧波與不是工頻整倍數的次諧波（頻率低于工頻基波頻率的分量和分數諧波（頻率非基波頻率整倍數的分數）有定義上的區別。諧波主要由諧波電流源產生：當正弦基波電壓施加于非線性設備時，設備吸收的電流與施加的電壓波形不同，電流因而發生了畸變，由于負荷與電網相連，故諧波電流注入到電網中，這些設備就成了電力系統的諧波源。系統中的主要諧波源可分為兩類：含半導體的非線性元件和含電弧和鐵磁非線性設備的諧波源。在國際上在六十年代前后就開始對電力諧波問題開始研究，當時由于電子技術還不是十分發達，所以只是針對高壓直流輸電技術中變流器所引起的電力諧波問題進行研究。自七十年代以后，由于電子技術的快速發展及廣泛的應用，從而導致諧波所產生的危害越來越嚴重，在這種情況下，電力諧波問題才引起各國的高度重視，從而使一些諧波標準相繼制定出來，同時我國也于九十年代初期對公用電網諧波電壓和諧波電流的限制值給出了規定的標準。

2 諧波對高壓輸電線路的危害

2.1 當諧波發生時，可能引起網絡并聯諧振過電壓，在這種情況下，則會影響到電網用電設備的絕緣，嚴重的可以導致絕緣被擊穿，從而使設備無法正常運行。

2.2 在諧波影響下，可能導致系統中的控制、保護和檢測裝置受到較大的影響，特別是那些依靠相位和頻率原理來進行工作的裝置，出現保護誤動作的可能性增加。

2.3 導致公用電網中電力設備的損耗增加，從而使發電、輸電和用電設備的效率降低。

2.4 當畸形電流波形出現時，會導致線路出現過熱的情況，如果溫度超過線路所能承受的最大值時，則會導致火災的發生。

2.5 表電電容器等一些具有容性的電氣設備在受到諧波影響時可能會發生爆炸和著火的現象，同時一些電纜等具有容性的電氣材料也會有過熱或是損壞的情況發生。

2.6 加速電介質的老化速度，縮短絕緣的壽命。

2.7 當諧波產生時，鄰近的通訊設備及平行線路都會受到不同程度的干擾。

2.8 使接入電網運行的晶閘管不能及時關斷，可能造成晶閘管短路而燒毀。

2.9 諧波會引起電網諧振，可能將諧波電流放大幾倍甚至數十倍，會對系統構成重大威脅，特別是對電容器和與之串聯的電抗器，電網諧振常會使之燒毀。

3 加強諧波危害的治理措施

3.1 重視諧波的危害

無論是電力部位還是電力用戶都應該對諧波所產生的危害有一定的意義，這樣才能有效的加強對諧波的治理，從而保證電網的安全運行。諧波產生都有一定的位置和原因，所以電力部門在自己所轄的配電網進行測量時，要進么系統的分析，從而準確的確定出諧波產生的原因及具體位置，從而為治理諧波提供有力的基礎材料，在測量過程中，對于產生諧波較大的區域，則應長期的設置觀測點，從而獲得可靠的數據。電力客戶也要在平時對電力部門所提供的電力是否滿足要求進行有效的監督，并協助電力部門對自己所用使用的用電設備所產生的諧波是否超標進行測量，從而明確諧波的處理措施。

3.2 加強諧波管理

對電網諧波的治理不僅僅是電力部門自己的事情，還需要用戶的相互配合。對電網諧波的治理不是一時的事情，這是一項需要長期堅持的一項工作，所以需要在平時加強對電網諧波危害的宣傳活動，從而使廣大用戶對諧波的危害有一個明確的認識，在平時用電時采取必要的措施，從而進一步加強對諧波的治理力度，這樣對于電網的供電質量。電能綜合利用率及有效的減少電磁污染及延長用戶設備的使用壽命都具有極其重要的意義。

3.3 加強高能耗企業的管理

目前產生諧波源較為嚴重的地方則是一些高能耗的企業生產用電，這是電網的主要諧波源，對電網的安全運行造成嚴重的影響，所以在運行檢測和諧波治理時要針對這部門企業的生產用電加強治理的力度。

3.3.1 加強對用戶供電設施設計、設備選型等技術監督工作，根據用戶用電方式對諧波進行分析，指導用戶合理安排供電方式，正確選擇用電設備。禁止高能耗企業出現無功補償不足、功率因數偏低的現象，應該采取無功補償+濾波的技術實施濾波，使無功功率補償到0.95以上，同時使母線諧波電壓、注入系統的諧波電流下降到國家標準允許值以內。

3.3.2 加強對用戶諧波的監測力度，在系統中合理裝設諧波監測裝置，對系統電壓、電流定期進行諧波分析，通過諧波監測，加強對用戶的用電管理和技術監督，當用戶對系統的諧波污染超過國家標準或影響系統正常運行，必要時可通過諧波監測裝置采取自動切斷電源的方式消除諧波污染。

3.4 采用合理方式對輸電線路進行諧波治理

諧波抑制的傳統方法就是采用LC濾波器，LC濾波器也稱為無源濾波器，是由濾波電容器、電抗器和電阻器適當組合而成，除起到濾波的作用外，又可以補償無功功率，而且結構簡單，所以在電力系統中一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態影響，易和系統發生并聯諧振。導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補償固定頻率的諧波，補償效果不好。當前，諧波抑制的發展趨勢是采用有源電力濾波器，有源電力濾波器是一種用于動態抑制諧波、補償無功的電力電子裝置。它能對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償，其應用克服了LC濾波器等傳統的諧波抑制和無功補償方法中的缺點。

4 結束語

在當前電子技術的快速發展下，非線性設備的廣泛使用所帶來的諧波問題日益嚴重的干擾著電力系統的安全，所以針對當前諧波問題越來越嚴重的事實，做到受到影響的供電企業、電力用戶和設備制造商等需要對此問題進行高度的重視，從而加大對消除諧波危害的研究力度，從而保證電力系統運行的安全。對諧波進行治理是一項長期艱巨的工作，所以需要各方都行動起來，加強治理的力度，從而有效的保證電網供電的質量，提高電能的利用效率，保證設備的安全和壽命，使電網在一個干凈、無污染的環境下安全、穩定、可靠的運行。

參考文獻

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