電網諧波抑制技術及提高電能質量的方法研究

張婷

摘 要：大量電子電力設備和非線性負載在電網當中的接入滿足了人們各項生活生產工作的需求，但是這種新型非線性負載的接入也導致電網的諧波問題嚴重，電網實際電能質量下降，進而對電網的實際應用造成一定威脅。電網電壓的波動、閃變和間歇性的間斷導致電能質量呈現出不穩定性。要確保電網能夠提供的穩定的電力供應服務，就要對電網諧波抑制技術及提高電能質量的方法進行分析，減少電網諧波問題和電壓不穩定問題對電網穩定性造成的威脅。

關鍵詞：電網;諧波抑制技術;電能質量;提高

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.182

電網當中諧波污染、電壓不穩定等問題的出現對電力的穩定供應造成嚴重影響，如何提高對電網諧波的抑制、提高電網整體的電能質量是當下電力企業發展必須克服的問題。對電能質量的提高能夠為居民生活和各項生產提供穩定的電力支持，要求從諧波污染的治理出發，重點對諧波的抑制技術和提高電能質量的方法研究，滿足對高質量電能日益增長的需求。

1 電網電能質量存在的問題

1.1 諧波問題

諧波的出現會導致電源波發生惡性變化，導致電網受到不同程度影響。在大面積的水平面往往會產生諧波，一些大功率的電力設備工作時避免不了一些諧波的產生。在交變頻系統的調速工作時，或產生諧波和基頻，進而發生諧振。諧波本身的危害較大，其會使導致電容發生老化現象，甚至出現發熱和擊穿的嚴重問題[1]。諧波電流還會對電網的補償裝置造成嚴重影響，在一定的頻率下產生諧振，產生過電壓和過電流，損壞電網線路。諧波還會增加電網的輸電消耗，一些高頻電流甚至會導致電網導線的使用壽命縮短，增加導線電阻，影響輸配電速度。電機中諧波出現會使電機產生諧波磁鏈，電機轉子方受到高頻電流影響，以此大量振動和噪聲，減低電機工作效率。

1.2 電壓波動、閃變和短暫中斷

變電、輸電當中都需要電機給予動力的支持，在一些特殊情況電機的負荷將會出現不平穩的變化，影響電機運行穩定。大型電機啟動中負荷變化較明顯，在工作狀態異常條件下，電機負荷變化幅度較大，即使在無功功率狀態下也會產生波動。負荷的波動導致電機母線電壓不穩定，波動、閃變和間歇性的中斷會損害電機的壽命，增加使用風險，劇烈波動將會導致電力事故發生[2]。

電壓的短暫性中斷是一項嚴重的電網事故，短暫性中斷將影響電能的質量。在電壓中斷的過程中，其均方根迅速降低，嚴重的將達到額定值1%左右。在電能質量發生問題時，電壓均方根急劇縮小，產生中斷現象。電力系統中出現電壓中斷屬于正常情況，但是頻繁的電壓中斷會降低電力配送質量，必須采取措施控制電壓中斷的發生。

2 電網諧波抑制技術

2.1 降低元器件諧波含量

降低電子電力器件中諧波含量能夠有效抑制諧波造成的危害。可從變流裝置設備上出發，對變流裝置的結構進行設計，將一些必要的控制策略融入到裝置當中，減少諧波的產生。

（1）脈寬調制整流器。脈寬調制整流器是在對應頻率周期中對不等寬交流電壓脈沖進行合理調制，在傅里葉級數展開式的支持下實現對制定諧波的減少和消除，實現對基波幅值的管理和控制。從脈寬調制整流器自身結構組成上來講，各個開關要采用脈寬調制信號實現合理控制，確保輸入電流的穩定性[3]。

（2）多脈波變流技術的運用。脈波的實際數量決定了其對諧波的抑制效率，電網工作中一些大型設備的脈波變流器通過對脈波數量的增加有效的抑制了諧波電流的產生。但是脈波的數量越大，其對整流變壓器的體積要求就越大，結構設計就越困難，導致整流變壓器的生產設計成本較大，對變流器的保護和控制也不能夠合理開展。

3 電網電壓的穩定性措施

（1）靜止無功補償。通過并聯電容電感，以大容量晶閘管設置開關，強化對電網無功波動監控，對其進行在線補償。靜止無功補償技術可抑制電壓變形和波動。

（2）靜止同步補償。借助變換器調控電壓，對電壓相位和幅值加強監督，實現對電網輸送功率（無功功率）的調整。以調節變流器輸出電壓起到控制無功功率的作用。

此外，靜止同步補償適用于低電壓情況，靜止無功補償在低電壓補償效率較低。靜止同步補償穩定性較強，功耗低，實用價值高。實際工作中要根據具體工作和經濟預算等合理選擇電壓穩定措施，將兩者結合起來，充分發揮各自優勢。

4 電壓間歇性中斷的防治

4.1 動態電壓調節

動態電壓調節在現代電壓補償中使用廣泛，通過對設備間電壓源型變換器設置，對電壓進行合理補償。動態電壓能夠合理控制電壓的瞬時變化，以串聯、并聯、串并結合的動態電壓調節，對一些電壓跌落的嚴重情況通過補償技術滿足能量供應，穩定電網輸配電需求。

4.2 儲能技術

儲能技術能夠實現對電能質量的合理管控。通過儲能設備和電能轉換的控制，實現對電網的科學管理。儲能技術可以適應電網故障后的緊急應急電源使用，提高電網供電的可行性和可靠性。此外，儲能技術還能夠有效的控制電網電壓，確保電網電壓的平穩性。超導儲裝置的運用主要是借助電磁場的優勢進行儲能，這種裝置放電速度較高，且使用壽命長，在一些較大的電網設備工作中有較廣闊的應用空間，能夠合理的調節電網電能質量。

5 結束語

綜上所述，當下電網中電子器件應用會導致大量諧波產生，諧波的產生將會污染電網的電能質量，造成一些列的電網故障出現。而電網的負荷特點會導致電壓出現波動、閃變和間歇性中斷，給電網的穩定運行帶來嚴重威脅。對電網諧波抑制技術及提高電能質量的方法的研究能夠有效的解決上述問題，營造出穩定的電網環境，為我國各方面發展提供有力的電力支持，促進我國經濟的不斷進步。

參考文獻：

[1]徐洋.電網諧波抑制技術及提高電能質量的方法研究[J].電源技術應用，2016（09）：32-35.

[2]孫煜哲.配電網電能質量控制技術的研究[J].通訊世界，2017（20）：198-199.

[3]張龍.電能質量諧波控制研究[J].工業c，2016（06）：00264.