淺談電力諧波對電網的危害及防治措施

高帥長江三峽水電工程有限公司

?

淺談電力諧波對電網的危害及防治措施

高帥
長江三峽水電工程有限公司

摘要：通過對電力諧波進行解析，對其產生的來源及其原因進行介紹，發現電力諧波對電網所造成的危害巨大，已成為威脅電力系統與用電設備安全運行的“電力公害”，并提出降低電力諧波造成危害的防治措施，保障電網的正常運行。

關鍵詞：電力諧波；諧波源；諧波危害；防治措施

引言

隨著電力電子技術的日益創新，電力諧波這一現象產生的影響也越來越大，儼然已成為威脅電網與電氣設備正常運行的“電力公害”。分析電力諧波的來源、危害及其如何降低電力諧波所造成的危害，是電力企業的當務之急。做好電力諧波的防治工作，確保電網正常運行，更是電力企業提高經濟效益的方法之一。

1、電力諧波概述

在復雜的周期性振蕩中,包含基波和諧波。和該振蕩最長周期相等的正弦波分量稱為基波。相應于這個周期的頻率稱為基本頻率。頻率等于基本頻率的整倍數的正弦波分量稱為諧波。信號理論對諧波的定義是:一個任意的周期信號，可以分解成若干個單一頻率的正弦波的疊加，這些正弦波的頻率是按自然數列排列的，比如是:f、2f、3f、……Nf，等等。也就是說一系列頻率是f、2f、3f、……Nf的單一頻率的正弦波，可以合成一個任意的周期波形。這些正弦波中，頻率最低的一個正弦波，叫基波，f就是基頻，頻率為2f、3f、4f、5f……的信號，就叫諧波?；ㄅc諧波起源于聲學，后來延伸到電學，于是電信號中就有了“基波信號”與“諧波信號”或“基波分量”與“諧波分量”之說。因此，電力諧波是相對于電力基波而言的。在我國，家庭用電一般是220V交流電，頻率為50Hz,產生50Hz頻率的電壓叫做基波電壓，例如三次諧波指的就是150Hz頻率。在電網中，奇數諧波比較常見，尤其是低壓配電網中的三次諧波更為常見，產生的危害也比較大。另外，在電力系統實際運行中，還有一些頻率不是50Hz基波頻率的整數倍，如1/2、1/3等倍數，此類我們稱為次諧波。

2、電力諧波的產生及對電網的危害

2.1電力諧波的產生，一般都是非線性電氣設備的使用造成的，而這些非線性電氣設備，我們稱之為“諧波源”。電網中的一些特殊設備，如：大功率整流器、變頻器、電弧爐、日光燈等，這類設備的工作電流與電壓不是標準的正弦值比例進行，所造成的負載為非線性負載。發電機發出的電能，是比較規整的50Hz基波頻率，遇到此類電氣設備正常工作時，將基波進行了更改，例如：大功率整流器，可以把50Hz基波頻率“整”成100Hz、150Hz、200Hz等，這樣就產生了電力諧波。

2.2電力諧波作為威脅電網與電氣設備正常運行的“電力公害”，以下從幾個方面對其進行分析：

2.2.1電力諧波是在電力系統運行中由于非線性電氣設備進行工作所產生的，由此可見，其能量來源還是取決于電力系統發電機的總電能，所以電力諧波的能量就是消耗掉一部分電力系統中的工能，這一部分工能轉化為電力諧波能源，返回到系統中，根據能量守恒定律，這樣無形中就造成了能量的無必要浪費，損失了部分能量。

2.2.2電力諧波對輸配電線路造成影響，諧波電流通過輸配電線路，電流與線路電阻繼而產生熱能，造成線損跟諧波電壓降，影響電力系統正常生產。另外，諧波電流正弦波峰值與基波峰值產生重合時，容易造成導體表面及其附近出現輝光并伴有咝咝聲的放電現象，也就是“電暈”現象，這樣容易造成配電線路局部放電，造成電量損失。

2.2.3保護電力系統的重要裝置就是繼電保護，而電力諧波會影響繼電器工作不靈敏或者造成誤操作，從而導致電網的正常運行受到破壞。

2.2.4在配電網中，電力諧波與電力基波產生共振，會造成線路局部放電，電力系統會因為過電流或過電壓而造成運行中斷。

2.2.5電力諧波產生的諧波電流進入電動機定子繞組后，當諧波電流較大時，會造成電動機局部過熱，造成電機線包燒毀，影響電力系統正常運行。當諧波電流較小時，也會加快電動機定子繞組的損耗，降低電動機的使用壽命。諧波電壓較大時，也會造成電動機轉子扭曲轉動，影響正常生產。

2.2.6電力諧波影響通訊信號，能夠造成通訊信號中斷或者降低通訊信號的質量。

2.2.7電力諧波對個人家庭用戶來說也危害巨大，例如：音響出現雜音就是諧波電流進入音響設備造成頻率混亂出現雜音，電視機圖像不清晰，上下翻滾，還有諧波電流對劣質日光燈造成過熱繼而損壞日光燈。

2.2.8在低壓配電網中，用電儀表、計量器也會因電力諧波的產生而造成計量不準，統計失靈現象。

3、電力諧波防治措施

電力諧波防治措施有:增加換流裝置的脈動數、提高設備抗諧波干擾性、電力濾波器、加強諧波管理，從而降低諧波源的諧波含量。

3.1增加換流裝置的脈動數：整流器是電網中的主要諧波源，其特征頻譜為：n＝Kp±1，則可知脈沖數p增加，n也相應增大，而In≈I1／n，故諧波電流將減少。因此，增加整流脈動數，可平滑波形，減少諧波。

3.2提高設備抗干擾性：對于受諧波電流影響較大的設備，增加諧波保護裝置，提高設備使用壽命。

3.3電力濾波器：電力濾波器分為無源濾波器與有緣濾波器。目前來說，無源濾波器比較常見，一般安裝在電力電子設備交流測，通過電氣元件構成諧振回路，阻止諧波電流浸入電網，對已知的電力諧波能起到有效作用。有源濾波器是指用可控的半導體器件向電網注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。

3.4加強諧波管理：對于電力諧波影響較大的地區，電力公司應該加強監控，通過科學分析，數據累積，進行精準測量，從而避免諧波電流造成計量不準而造成的經濟損失，另外對該地區的線損管理更應該進行科學管理，確保無人為情況造成電量流失，如“人情電、關系電、權力電”的發生。

4、結論

本文通過對電力諧波的解析，闡述了電力諧波產生的原因，諧波對電網運行的危害以及提出防治電力諧波措施。電力諧波隨著電力電子技術的飛速發展，對電網運行的危害與日俱增，通過科技技術的進一步發展，早日消除電力諧波，保障電網正常運行，確保居民正常用電是電力企業永不懈怠的奮斗目標。

參考文獻：

[1]李杰珍，黎建華.電力諧波去電網安全的危害.廣西桂東電力股份有限公司，廣西賀州四川電力技術2006.（5）

[2]劉昌平.淺談諧波對電網的危害及防治措施寧夏電力公司固原供電局科學論壇