浅谈电网谐波的危害及治理

浅谈电网谐波的危害及治理

近年来，在各个领域中非线性设备都得以广泛的应用，这就导致大量的高次谐波被注入到电网中，从而导致电网电压正弦波形出现畸变，影响电能的质量，对电网中保护装置和自动化装置的正常运行带来较大的影响，不利于电网运行的安全性。由于谐波所带来的危害较大，所以需要加强对谐波进行治理，以便于能够有效的对供货电品质进行改善。文章从谐波的来源入手，对谐波对电网的危害进行了分析，并进一步对谐波具体治理措施进行了具体的阐述。

标签：电网；谐波；来源；危害；治理措施

前言

谐振波干扰已成为当前电力系统中对电能质量造成影响的重大问题，其所带来的危害较大，但对于谐波可以通过采取必要的措施来进行抑制，这是一项综合性的治理过程中，通过对谐波进行治理，可以有效的实现对供货电品质进行改善，强化对谐波治理的各项规范措施，特别是当前农村电网中，需要对谐波治理给予充分的重视，认识到谐波治理对于节能降损及确保电网安全、稳定运行的重要性。

1 谐波的来源

1.1 来自非线性负荷

随着当前电子技术的快速发展，大量的非线性负载被加入到供电系统中，而且在家用电器、工业交变及直接变换装置中非线性设备都有广泛的应用，而这些非线性设备即是谐波的主要来源。

1.2 来自系统的影响

（1）在电力系统中，由于交流发电机内部的定子和转子之间存在一定的气隙，而且在铁心齿、槽及工艺等诸多因素的影响，气隙分布不均匀，从而导致三相电势中会有一定数量的奇次谐波产生；（2）电网中有大量的变压器，当变压器处于空载或是过励磁时，则会产生奇次谐波，而且还会形成较为稳定的谐波源；（3）在变压器或是电容器投切过程中，由于会存在空载的情况，这种情况下会有合闸涌流注入到电网中，从而导致突发性谐波源产生。

2 谐波对电网的危害

当电网中产生的谐波数量达到一定程度时，则这些谐波则会影响到电网运行的安全性，会对电网中的电气设备带来较大的危害，由于谐波而对电网产生的危害主要有以下几个方面：

2.1 谐波对电网运行的危害

（1） 当谐波达到一定程度时，会有电压谐振产生，从而在线路产生谐振过电压使线路及设备的绝缘被击穿，从而导致短路故障产生；（2）在电力系统中存在谐波时，会导致继电保护和自动装置产生误动作，从而对系统运行的正常性和安全性带来较大的影响；（3）在电力系统中谐波数量较大时，则会导致系统中多数的监视和测量仪表产生误差；（4）谐波还会对电网中通讯系统带来较大的影响，使通信清晰度降低，而且由于谐振的存在，还会对通讯系统带来严重的干扰；（5）当谐波注入到电力系统中时，不仅会对功率因数补偿效果造成较大的影响，严重时还会导致计算机系统出现失控的状态。

2.2 谐波对电网电气设备的危害

现阶段电网中的电气设备基本都实现了自动化和智能化的运行方式，所以在电气设备运行的过程中需要通信网络的信号传输，在信号传输的过程中电子设备可能會不同程度的受到谐波的影响，从而影响到电气设备运行的安全性和稳定性。比如变压器、输电线路、电动机、继电保护装置以及计量仪表等，在运行时，都需要通过电流的输送来完成电压的供给，如果谐波电流对电压产生影响，则会造成线路或者电子设备的损耗增加，同时导致保护装置出现误动和据动等现象，从而引发故障的发生。如果在电容器两端有谐波电压产生时，则会导致电容器有较小的阻抗产生，而且随着谐波次数的增加，电容器所产生的阻抗则会越来越小，从而导致电容器出现过载或是烧毁的情况。谐波的出现会降低信号的传输质量，对线路产生物理干扰，从而扰乱电气设备的正常运行，为电网的正常运行带来了巨大的危害，所以急需采取有效的措施来治理谐波对电气设备所带来的危害，提高电网运行的安全性和稳定性。

3 谐波具体治理措施

3.1 滤波

滤波是将一个电信号中若干种成分中的一部分交流信号过滤掉，通常是将电网或是电力设备中一些不需要的交流信号利用滤波的手段将其去掉。通过滤波的手段可以有效的对谐波，特别是高次谐波进行消除。滤波有有源滤波和无源滤波之分，而且实际应用过程中，无源滤波应用较多，而且其在应用过程中也能够产生较好的效果，而且具有较好的经济性。滤波通常包括串联滤波、并联滤波和低通滤波三种形式，其中串联滤波可以对三次谐波具有较为明显的抑制效果，而并联滤波则可以将多次谐波滤出，而且能够给系统提供无功补偿，在消除谐波及净化电源过程中具有非常好的效果。而低通滤波则对治理高次谐波具有非常好的效果。

利用并联电容器补偿能够有效的治理谐波，具体补偿过程中主要有以下几种补偿方式：

一是集中补偿方式。在总降压变电所或是负荷较大的配电所的高压母线上集中安装高压电容器。二是分散补偿。当车间变电所其用电负载较为分散，而且功

率因数较低时，则可以在低压配电室内安装低压并联电容器。三是就地补偿。当电动机与供电点距离较完，而且属于大中型容量，并需要连续进行工作时，需要对其采用无功功率就地补偿装置，这样可能效的确保功率因数的提高，而且能够有效的减少线路损失，降低总电流，能够有效的确保变压器负载率的提升。

3.2 接地

通过正确的接地，可能有效的以地系统外来干扰起到有效的抑制作用，而且设备本身对外界的干扰也能够有效的降低。但在实际应用系统中，存在着系统内电源零线、地线不分的情况，而且控制系统屏敝地连接也较为混乱，对系统的稳定性和可靠性带来较大的影响。在正常接地过程中，变频器的接地需要与其他动力设备的接地点有效的分开，不能共用接地。

3.3 屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏；输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线及控制线完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

3.4 采用多相脉冲整流

在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下，可采用多相整流的方法。12相脉冲整流THDV大约为10%～15%，18相脉冲整流的THDV约为3%～8%，满足国际标准的要求。缺点是需要专用变压器，不利于设备的改造，价格较高。

3.5 采用电抗器

在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。

4 结束语

电网的供电质量对区域生产、经济和人民生活带来较大的影响，电网谐波的存在会对电能质量带来严重的污染，所以需要加大对电网谐波进行治理，努力提高电网谐波治理技术，同时进一步对相关制度进行完善，确保电网谐波治理能够取得良好的效果，确保电力系统能够为社会提供更加清洁的能源。

参考文献

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[3]高西全，丁玉美.数字信号处理[M].西安电子科技大学出版社，2008.