淺談諧波測量分析計算

李佳明+張梓欣

摘 要：隨著電能質(zhì)量工作的開展，諧波監(jiān)測處于積累資料快速發(fā)展的階段，首先認(rèn)識諧波，了解諧波的危害。列舉典型現(xiàn)場測試實(shí)例，諧波測試分析計算方法。并對系統(tǒng)狀況及用戶種類，今后如何開展諧波質(zhì)量監(jiān)測，加強(qiáng)電能質(zhì)量的監(jiān)督管理。

關(guān)鍵詞：諧波；諧波源；PCC點(diǎn)；畸變率

前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。電力的需求越來越大，用電設(shè)備種類繁多。伴隨增供擴(kuò)銷工作的開展，首先要保證電力商品的質(zhì)量，這就要加強(qiáng)電能質(zhì)量的技術(shù)監(jiān)督和管理。諧波質(zhì)量是電能質(zhì)量的重要一項。很多非線性負(fù)荷，都會使其電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波電流，對電網(wǎng)造成“污染”。尤其黑河網(wǎng)新上了多家煉硅廠、煉鋼廠，其使用的電弧爐、中頻爐是較大的諧波源，讓我們來認(rèn)識諧波，加強(qiáng)對諧波源的治理。

1 諧波定義

供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱為諧波次數(shù)。諧波實(shí)際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。

2 實(shí)例分析

愛輝鋼廠投產(chǎn)時，由于沒有進(jìn)行諧波測試，也沒有安裝抑制諧波的裝置，致使其投產(chǎn)一個多月就將其他用戶的電表、計算機(jī)等電子設(shè)備燒損，造成了不可彌補(bǔ)的損失。現(xiàn)就其諧波測試計算分析如下。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)確立

PCC點(diǎn)在鋼廠變壓器二次。標(biāo)稱電壓為380V，故諧波電壓按國標(biāo)380V電壓標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，如表5。PCC點(diǎn)短路容量經(jīng)計算為6.59MVA（由于計算過程復(fù)雜，在此省略），國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的諧波電流允許值是基準(zhǔn)短路容量為10MVA下的標(biāo)準(zhǔn)，按公式（1）換算的標(biāo)準(zhǔn)如表1。

2.2 測試結(jié)果

愛輝鋼廠是中頻爐，其整流裝置是典型的諧波源。于7月8日進(jìn)行了治理前的諧波測試，安裝抑制諧波裝置后于7月27日進(jìn)行驗收，前后測試結(jié)果按最大值一相對比，諧波電壓見表2，諧波電流見表3。

2.3 結(jié)論

治理前，表2與表3比較看，諧波電壓的總畸變率和奇次諧波電壓含有率均超標(biāo)，偶次諧波電壓含有率沒有超標(biāo)。表3與表1對比，諧波電流值幾乎都超標(biāo)。治理后，各項指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。安全投入運(yùn)行。

由此看出，諧波電流超標(biāo)是產(chǎn)生諧振，燒損其他用戶電氣設(shè)備的主要原因。諧波監(jiān)測是非常重要的，尤其是非線性用電設(shè)備入網(wǎng)投運(yùn)前，必須進(jìn)行諧波測試，并且配套的抑制諧波裝置應(yīng)與主設(shè)備同時投產(chǎn)，減少影響其他電氣設(shè)備的使用壽命，避免因系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時，引起諧振而燒損其他電氣設(shè)備，甚至對系統(tǒng)產(chǎn)生擾動，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 諧波測量方法

由于電力系統(tǒng)諧波源的多樣性和多變性，使諧波測量方法必須根據(jù)測量對象不同而有所區(qū)別，再加上電網(wǎng)中的諧波大小不僅隨諧波源運(yùn)行工況而變化，而且隨電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變而變化，這使得諧波電壓和電流測量結(jié)果帶有一定的隨機(jī)性和分散性。測量數(shù)據(jù)應(yīng)該用統(tǒng)計分析方法進(jìn)行處理。

3.1 測量方式的確定

一般電網(wǎng)在較小運(yùn)行方式時諧波電壓含量較大，諧波對電網(wǎng)的影響相對較為嚴(yán)重，所以盡量選擇電網(wǎng)正常供電可能出現(xiàn)的最小運(yùn)行方式下，并且選取諧波源工作周期中產(chǎn)生較大諧波的時段內(nèi)進(jìn)行。

3.2 諧波的監(jiān)測

應(yīng)對諧波電壓比較嚴(yán)重的電網(wǎng)公用連接點(diǎn)，接有對諧波影響比較敏感的重要設(shè)備點(diǎn)，可產(chǎn)生較大諧波電流的非線性用戶或用電設(shè)備，安裝諧波電壓（或電流）監(jiān)測儀或報警儀。

3.3 諧波的專門測量

當(dāng)容量較大的非線性用電設(shè)備、并補(bǔ)電容器組（或濾波器）和大型發(fā)電設(shè)備投運(yùn)時，應(yīng)進(jìn)行諧波的專門測量，以確定其接入電網(wǎng)前后的諧波狀況，諧波源的實(shí)際諧波發(fā)生量，對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響情況。

結(jié)束語

諧波測量是電能質(zhì)量監(jiān)督管理的重要項目，諧波管理應(yīng)該列到日程上來。隨著檢測手段的更新，新購儀器的充分利用，工作中不斷學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗，必將會提高諧波監(jiān)督的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]張直平等.城市電網(wǎng)諧波手冊[M].中國電力出版社，2001.endprint