電力電子設(shè)備諧波的危害及解決對(duì)策

張博聞

摘要 電力資源是人們生產(chǎn)、生活中不可或缺的重要資源，在推動(dòng)工業(yè)化建設(shè)、保障社會(huì)穩(wěn)定等方面做出了突出的貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的努力建設(shè)，我國(guó)已經(jīng)構(gòu)建了相對(duì)比較完善的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各種先進(jìn)、新興電力電子設(shè)備在電力網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，為滿足人們逐漸提高的用電需求奠定了良好的基礎(chǔ)。但是，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，電力電子設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中也容易出現(xiàn)一些問(wèn)題，從而影響電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，其中一個(gè)最為突出的問(wèn)題便是諧波問(wèn)題。本文主要對(duì)電力電子設(shè)備諧波的危害進(jìn)行了分析，并提出了有針對(duì)性的解決對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】電力電子設(shè)備 諧波 危害 解決對(duì)策

實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，電力電子設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn)諧波，不僅會(huì)給電力電子設(shè)備帶來(lái)極大的損害，影響電力電子設(shè)備的使用壽命，也會(huì)增加電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，從而降低電網(wǎng)的供電質(zhì)量?；诖?，為保障電網(wǎng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，避免電力電子設(shè)備的損傷，減少不必要的損失，必須采取有效的措施，解決電力電子設(shè)備諧波問(wèn)題。

1 電力電子設(shè)備諧波的危害

1.1 弱電系統(tǒng)設(shè)備

我國(guó)已經(jīng)建立了相對(duì)完善的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，但由于受到各種因素的影響，導(dǎo)致電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在著諸多問(wèn)題。電力電子設(shè)備的諧波，通過(guò)靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)耦合到電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，便會(huì)給弱電系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性造成極大的影響，嚴(yán)重妨礙電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電感應(yīng)的強(qiáng)度與諧波的干擾頻率雖然沒(méi)有直接的聯(lián)系，但通過(guò)公共接地，諧波也會(huì)對(duì)弱電系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生極大的影響，大量不平衡電流流至接地極，嚴(yán)重干擾著弱電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2 電動(dòng)機(jī)

在電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，電動(dòng)機(jī)是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性設(shè)備，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率與運(yùn)行質(zhì)量，對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性產(chǎn)生著直接而又巨大的影響。一旦出現(xiàn)諧波，便會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生的損耗大幅度提高，從而大大降低電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)效率，甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)過(guò)熱，導(dǎo)致電力事故的出現(xiàn)，造成巨大的損失。與此同時(shí)，一旦出現(xiàn)負(fù)序諧波，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部便會(huì)產(chǎn)出現(xiàn)負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，形成和電動(dòng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行方向相反的扭矩，由于受到這種制動(dòng)作用的限制，使得電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率大大降低。

1.3 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備

由于受到諧波電流所帶來(lái)的影響，全電磁型的配電用斷路器，會(huì)出現(xiàn)鐵耗增大的問(wèn)題，從而使得斷路器發(fā)熱。再加上渦流、電磁鐵等因素的影響，斷路器脫扣困難，通常來(lái)說(shuō)，諧波次數(shù)越高，那么對(duì)斷路器設(shè)備造成的影響也就越大。由于鐵耗增加、導(dǎo)體集膚效應(yīng)的的影響，使得熱磁型斷路器發(fā)熱，大大降低了脫扣電流、額定電流。而對(duì)于電子型斷路器來(lái)說(shuō)，諧波的存在，也會(huì)降低電子型斷路器的額定電流，特別是在電子型斷路器處于檢測(cè)峰值的時(shí)候，額定電流下降的幅度更大。

2 電力電子設(shè)備諧波造成的不良影響

2.1 諧波對(duì)電力設(shè)備造成的不良影響

電力電子設(shè)備諧波一旦出現(xiàn)，便會(huì)給電力設(shè)備產(chǎn)生不良影響。電力電子設(shè)備出現(xiàn)諧波的時(shí)候，電容器端電壓相應(yīng)的有所增加，電流也隨之加大，導(dǎo)致電容器的功率產(chǎn)生了巨大的損耗。若是電力變壓器處于運(yùn)行狀態(tài)，則會(huì)使電力變壓器的鐵耗、銅耗大幅增加。電纜導(dǎo)線橫截面面積較大的條件下，電力電子設(shè)備諧波頻率越高，那么電阻也就越大，電纜導(dǎo)線的允許通過(guò)電流越小，從而給整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

2.2 諧波對(duì)供配電線路造成的不良影響

為確保供配電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，通常情況下會(huì)應(yīng)用感應(yīng)式繼電器、電磁式繼電器，來(lái)保護(hù)供配電線路及變壓器，若是供配電線路或者是供配電設(shè)備發(fā)生故障，感應(yīng)式繼電器、電磁式繼電器便可以及時(shí)采取有效措施，避免故障的惡化、減少故障造成的損失。但電力電子設(shè)備諧波會(huì)對(duì)感應(yīng)式繼電器、電磁式繼電器等保護(hù)裝置造成干擾，甚至可能出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)的問(wèn)題，從而嚴(yán)重影響供配電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 諧波對(duì)人體造成的不良影響

站在人體生理學(xué)角度來(lái)看，細(xì)胞受到刺激而處于興奮狀態(tài)的時(shí)候，便會(huì)在細(xì)胞膜靜息電位基礎(chǔ)上出現(xiàn)可逆翻轉(zhuǎn)、快速電波動(dòng)的現(xiàn)象，若是其頻率接近諧波的頻率，諧波電磁輻射便會(huì)給人體心磁場(chǎng)、腦磁場(chǎng)造成影響，從而危害人體健康。

3 電力電子設(shè)備諧波的解決對(duì)策

3.1 科學(xué)化管理

為實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電子設(shè)備諧波的有效治理，應(yīng)采取經(jīng)濟(jì)約束、法律約束的手段，轉(zhuǎn)變以往電力電子設(shè)備諧波治理工作“先污染、后治理”的局面，化被動(dòng)為主動(dòng)，預(yù)防電力電子設(shè)備諧波的出現(xiàn)。在選擇電力電子設(shè)備的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格遵循國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，加強(qiáng)對(duì)諧波含量指標(biāo)的檢測(cè)與評(píng)定，對(duì)于不符合要求的電力電子設(shè)備，一律不得投入使用，從而在源頭上杜絕電力電子設(shè)備諧波的出現(xiàn)。

3.2 諧波的主動(dòng)抑制方案

從變流裝置入手，科學(xué)設(shè)計(jì)變流裝置結(jié)構(gòu)，并適當(dāng)增加相應(yīng)的輔助控制策略，以減少甚至是消除電力電子設(shè)備諧波。但是，諧波的主動(dòng)抑制這一方案存在著成本高、效率低的缺陷。同時(shí)，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)頻率較高的設(shè)備，也會(huì)使PWM載波信號(hào)出現(xiàn)高次諧波，干擾高電平的輻射與傳導(dǎo)。面對(duì)這樣的問(wèn)題，諧波主動(dòng)抑制方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)借助EMI濾波器這一設(shè)備，消除電力電子設(shè)備中的高次諧波信號(hào)，預(yù)防高次諧波信號(hào)作為傳導(dǎo)干擾入侵電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3.3 諧波的被動(dòng)抑制

無(wú)源濾波器，其主要作用便是濾波，是被動(dòng)抑制諧波的主要設(shè)備。主要是選擇電力電容器，并按照實(shí)際需求適當(dāng)組合電阻器、電抗器，通過(guò)為諧波提供并聯(lián)低阻通路，從而達(dá)到濾波的效果。無(wú)源濾波器有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高、運(yùn)行可靠、成本低、維護(hù)方便的優(yōu)勢(shì)，因此，已經(jīng)成為了目前抑制諧波、無(wú)功補(bǔ)償最常用的手段。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，電力資源是工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中的基礎(chǔ)性能源，解決電力電子設(shè)備諧波問(wèn)題，確保電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，對(duì)于推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的加快以及保障人們生活穩(wěn)定，有著十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]沈?qū)W良，電力電子技術(shù)與諧波抑制、無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)研究綜述[J]，中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2017 （12）： 68-69.

[2]劉秀蘭，欒逢時(shí)，電力諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響及治理方法[J].電氣應(yīng)用，2015， 34 （Sl）：125-128.

[3]莫冬青.淺析電力系統(tǒng)中諧波的危害及抑制方法[J].機(jī)電信息，2014 （12）：21+23.