低壓供電系統諧波分析及治理

常 鵬

延長石油（集團）有限責任公司永坪煉油廠

低壓供電系統諧波分析及治理

常 鵬

延長石油（集團）有限責任公司永坪煉油廠

本文主要針對諧波對低壓供用電系統帶來的電磁干擾和系統污染等問題進行了分析，全面分析了諧波的產生及危害，并對諧波干擾的防范及處理進行了探究，提出了諧波治理方案及解決對策。

諧波；諧波治理；諧波產生；諧波危害

隨著現代科技水平的提升，我廠供電系統中也涌入了大量先進的電力電子產品，例如（UPS、EPS、變頻器、軟啟動、計算機等），這些先進的設備在更好了滿足生產需要的同時，也給供電系統中引入了大量的非線性負載，這也就使得電力諧波、電壓波動和電磁干擾等引起電磁環境和電能質量迅速惡化。

一、諧波的危害

諧波主要由大容量整流或換流設備以及其他非線性負荷產生，表現在供電系統中為：導致電流、電壓波形畸變。從而影響供電質量。具體危害如下：

1、據現場反饋，變頻器經常出故障，大量的諧波產生對用電設備本身造成了嚴重損壞，是用電設備發生故障的重要原因。

2、造成電壓波動、閃變和三相不平衡等電能質量問題，危害電網安全運行。

3、對保護系統造成電磁干擾，使儀器不能正常的進行檢測，從而導致保護設備誤動作，使用電設備斷電，對設備本身造成損壞，減少設備使用壽命。

4、導致線纜損耗增加，加速了線材的絕緣老化，也增加了變壓器的損耗。

5、3次及3次倍數的諧波電流會疊加在中性線上，使零線電流過大。

6、諧波電流引起集膚效應，線損加大，發熱增加，加速電纜絕緣老化和縮短電纜使用壽命，也容易發生接地短路和人身事故。

7、諧波使中性線電流顯著增加甚至達到相線電流的兩到三倍，致使中性線過熱、燒毀，甚至導致火災。

8、諧波電流容易引發局部并聯諧振和串聯諧振，嚴重降低供電安全，導致電容柜電容及保護元器件擊穿、母排燒毀，給機房安全埋下隱患。

9、諧波電流增加變壓器銅損，鐵損與雜散損耗，導致負載容量下降，擴容增大了配電房的成本。

10、高精密儀器是電路中很重要的部分，對EMC要求高，諧波干擾了這些儀器正常的數據監測，會對整個電路系統造成危害，甚至會引起整個系統的癱瘓。

二、我廠低壓供電系統諧波現狀

二聯合配電室變頻器單回路諧波測試數據（表一）

二聯合配電室二催化低壓1#進線處測試數據（表二）

通過對我廠電氣車間二聯合配電室現場實際測試，根據表一、表二所列數據，我們可以清楚的看到在單獨的變頻器回路中，電流畸變率達到95%以上，在1#進線處的電流畸變率也達到10%，以上數據表明，諧波對我廠的供電質量確實有一定的影響；并且通過測試設備也可以檢測到，產生諧波影響的主要為5、7次諧波。

三、諧波治理建議

在配電系統中加裝濾波裝置進行諧波抵消或吸收，分別是安裝有源濾波裝置或無緣濾波裝置。

濾波裝置安裝示意圖

四、諧波治理后達到的效果

1、降低電流波形畸變率，降低主要此波電流，降低保護裝置誤動，提高供電質量；

2、降低設備損耗，減緩其絕緣老化；

3、提高變壓器使用壽命，降低變壓器運行穩定；

4、保證電容補償裝置的使用壽命，提高精密儀表、儀器的精度和穩定性。

五、諧波治理后效益分析

1、減少諧波含量，可以消除諧波擊穿無功補償裝置中電容器的威脅，避免系統電路可能會發生的并聯諧振而引起事故，保證設備的正常運行。

2、減小流過配電線路的電流有效值，提高功率因數，消除流過配電線路的諧波，從而大大減小線路損耗，降低配電線纜的溫升，排除因線路或設備因發熱帶來的火災隱患。

3、減少控制設備和繼電保護裝置誤動作或拒動作，提高供電的安全和可靠性。

4、補償三相電流不平衡，減少變壓器和線路的銅損，提高供電質量。