東莞地區諧波源測試分析

謝培成

摘 要：為掌握東莞地區諧波源的分布及其影響，文章通過對東莞地區諧波源進行分類，對東莞地區諧波源用戶進行分析，將近幾年的現場測試數據按照不同的途徑進行分析，最終得到東莞地區污染嚴重的行業、掌握東莞地區諧波污染的程度，形成東莞諧波污染分布圖。

關鍵詞：諧波源；統計分析；諧波污染

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0053-04

自2012年至今，每年均開展干擾源客戶電能質量普查測試，并形成分析報告。通過開展本地區本年度電能質量干擾源用戶的完整工況周期的電能質量監測，記錄統計該用戶的各項電能質量指標及其他相關運行參數，較好地掌握了本地區供電電能質量狀況。項目基于2012～2015年的東莞電網的147條線路的普測數據，統計本地區主要工業諧波源的類型、特性以及近年的諧波污染事件，建立了東莞地區主要工業諧波源數據庫，并對測試結果進行了如下分析。

1 諧波源分類

諧波源產生的諧波，與其非線性特性有關。電力系統的諧波源大致可以分為3類：

①含有鐵磁非線性負荷的諧波源。如變壓器、電抗器等，其鐵磁飽和特性呈現非線性。這類諧波源在電力系統諧波源中所占比例并不大。

②含有電弧型負荷的諧波源。如電弧焊機、電弧爐這種強非線性、沖擊性負載的負載。這類諧波源不僅含有奇次諧波，還含有偶次諧波。

③含有半導體非線性元件的諧波源。隨著整流技術的發展，大量電力電子設備的投入應用，這些裝置在化工、冶金、礦山、電氣鐵道等大量工礦企業以及家用電器中廣泛使用，并正在蓬勃發展。這類諧波源是電力系統中主要的諧波源。

2 東莞地區工業諧波源統計分析

東莞地區諧波源分屬半異體及集成元器件制造、玻璃及玻璃制品制造、電子生產及加工、鋼鐵、光伏、貨運、機械、金屬工具制造、塑膠、鐵路運輸業、通信、五金、造船及造紙等行業。企業用電特征有恒速持續運行工作、反復短時工作、持續運行工作及間歇運行工作等特點。

負荷設備包括注塑機、沖壓機，沖孔機、注射機、CNC機、壓編機，冷卻機、通信設備、空壓機、鉆孔機、圖形電鍍、內層干膜、抽氣電動機、精煉爐、電子制品生產、加工設備、冰水機組、涂裝烤爐、數控機床、電爐等設備。設備負荷特性包括負荷基本穩定、負荷時刻變化、負荷接近阻性、電流波動大等情況。

對東莞199條專線用戶進行統計分析，獲得的信息，見表1。

3 東莞地區諧波源測試分析

3.1 按用戶類型分析

2012年至2015年共測量147條干擾源用戶線路，其中屬于電子行業的有77條線路，屬于五金加工業的有17條線路，屬于其他制造加工業的有35條線路，屬于其他行業的有18條線路。各行業諧波超標率，如圖1所示。

電子行業的77條線路中，31條線路存在諧波超標問題，超標率為40.3%；五金加工業的17條線路中，12條線路存在諧波超標問題，超標率為70.6%；其他制造加工業的35條線路中，19條存在諧波超標問題，超標率為54.3%；其他行業用戶的18條線路中，9條存在諧波超標問題，超標率為50%。

3.2 按電壓總畸變率（THD）分析

東莞干擾源用戶中，所產生的電壓總畸變率（THD）超過國標限值的用戶有46條。46條超標線路的電壓總畸變率概率值分段統計圖，如圖2所示。

按國標限值的百分比進行分段，分別表示落在國標限值某百分比內的測試點占總測試點數的比例，具體分段方法，見表2。電壓總畸變率概率值分段統計圖，如圖3所示。

3.3 按電壓諧波含有率分析

2012年至2015年共測量147條線路，其中59條存在電壓諧波超標問題，其中57個用戶僅出現3次電壓諧波超標現象，1個用戶出現2次、3次電壓諧波超標現象，1個用戶出現5次電壓諧波超標現象。

電壓諧波超標的測試點各次電壓諧波測試結果超標分析圖，如圖4所示。

3.4 按電流諧波含有率分析

2012年至2015年共測量147條線路，其中31條存在電流諧波超標問題，其中5個用戶出現3次電流諧波超標現象，29個用戶出現5次電流諧波超標現象，15個用戶出現7次電流諧波超標現象，個別用戶出現4/6/8/9/11/13次電流諧波超標現象。電流諧波超標的測試點各次電流諧波測試結果超標分析圖，如圖5所示。

3.5 按同一用戶饋線不同時期分析

2012～2015年共測量147條線路，其中16條用戶饋線分別在2個不同時期對其進行測量，下面主要對同一用戶饋線不同時期進行比較分析。

同一用戶饋線在不同時期呈現不一樣的諧波規律，因此可將線路分為以下8類：

Ⅰ類：前后期均符合國標要求，諧波基本保持不變。

Ⅱ類：前后期均不符合國標要求，諧波基本保持不變。

Ⅲ類：前后期均不符合國標要求，諧波呈增長趨勢。

Ⅳ類：前后期均不符合國標要求，諧波呈降低趨勢。

Ⅴ類：前期符合國標要求，后期不符合國標要求，呈增長趨勢。

Ⅵ類：前期不符合國標要求，后期符合國標要求，呈降低趨勢。

Ⅶ類：前后期均符合國標要求，諧波呈增長趨勢。

Ⅷ類：前后期均符合國標要求，諧波呈降低趨勢。

對16條用戶饋線進行分類，分類結果，見表3。

3.6 按同一用戶多回路供電分析

主要對同一用戶多回路供電進行比較分析。2012～2015年共測量147條線路，其中13個用戶使用多回路饋線供電，分別對其多條回路進行測量。這13個用戶的諧波超標情況如下：

①東莞廣澤汽車飾件有限公司兩回線路中F32橋南線發現THD超標；F32橋南線和F13東澤線均發現電壓諧波含有率3次測試值超標、諧波電流值5次和7次測試值超標；

②東莞雷風科技有限公司兩回線路中僅F11雷風一線發現電壓諧波含有率3次測試值超標；

③東莞南玻工程玻璃有限公司兩回線路中F3南玻丙線和F20南玻丁線均發現THD超標、電壓諧波含有率3次測試值超標；F20南玻丁線發現諧波電流值5次測試值超標；

④東莞市東基實業有限公司兩回線路中F1東基甲線和F2東基乙線均發現THD超標、電壓諧波含有率3次測試值超標、諧波電流值3次、5次、7次測試值超標；

⑤東莞偉易達電子通訊設備廠兩回線路中僅F35偉易達Ⅲ線發現THD超標、電壓諧波含有率3次測試值超標；

⑥東莞益海嘉里糧油食品工業有限公司兩回線路中F31益海線和F32益海丙線發現THD超標、電壓諧波含有率3次測試值超標；

⑦廣東生益科技股份有限公司兩回線路中F25生益甲線和F30生益丙線均發現諧波電流值5次測試值超標；F25生益甲線還發現諧波電流值7次測試值超標；

⑧廣東粵港供水有限公司兩回線路均未發現超標項；

⑨廣東中遠船務工程有限公司兩回線路中F26中遠甲線和F27中遠乙線均發現THD超標、電壓諧波含有率3次測試值超標；

⑩華為機器有限公司三回線路均未發現超標項；

11 精成科技電子（東莞）有限公司兩回線路均未發現超標項；

12 米亞精密金屬科技（東莞）有限公司兩回線路均發現THD超標、電壓諧波含有率3次測試值超標、諧波電流值5次、7次測試值超標；

13 信義超薄玻璃（東莞）有限公司三回線路中僅F2超白甲線發現諧波電流值5次測試值超標。

3.7 按地區分析

關于諧波的測量指標共3個，分別是諧波電壓總畸變率、各次諧波電壓含有率和各次諧波電流值。對東莞變電站的諧波污染程度由輕微污染到嚴重污染依次劃分為優、良、中、差四個等級。變電站的諧波污染程度是根據各個變電站的線路諧波測量結果中，該變電站的測量線路的諧波指標超標個數的平均值a而定，a的計算方法如下式：

具體的諧波污染等級劃分如下：

①當某變電站的線路諧波指標超標個數平均值為a=0時，則諧波污染等級為“優”；

②當某變電站的線路諧波指標超標個數平均值為0

③當某變電站的線路諧波指標超標個數平均值為1

④當某變電站的線路諧波指標超標個數平均值為2

根據2012年12月至2015年12月期間對東莞地區69座典型變電站的147條線路的諧波測量結果，對69座典型變電站的諧波污染程度由輕微污染到嚴重污染依次劃分為優、良、中、差四個等級，見表4。東莞諧波污染分布圖，如圖6所示。

5 結 語

結合變電站地理位置，繪制了東莞諧波污染分布圖，如圖6。將諧波污染程度由輕微污染到嚴重污染依次劃分為優、良、中、差四個等級，分別用綠、藍、黃、紅四個顏色表示。69座典型變電站基本上覆蓋了東莞的所有鎮區。由每個鎮區的若干個變電站的諧波污染程度，可以對該地區的諧波污染情況有大致的了解。

通過分析可以看出，諧波污染等級為差的變電站有：大朗鎮的110 kV石廈站、道滘鎮的110 kV道滘站、東城區的220 kV板橋站、鳳崗鎮的110 kV黃洞站、寮步鎮的220 kV躍立站、麻涌鎮的110 kV麻涌站、中堂鎮的220 kV進浦站。這些變電站的諧波污染情況較為嚴重，需重點關注。

通過對東莞地區諧波源將近幾年的現場測試數據按照不同的途徑進行分析，得到東莞地區污染嚴重的行業、掌握東莞地區諧波污染的程度及分布。

參考文獻：

[1] 帕基尼（意）.肖湘寧，陶順，徐永海.電能質量手冊[M].北京：中國電力出 版社，2010.