公司电网谐波分析

动力公司：赵显强

摘要：公司电力网中的谐波分量也较严重，公司电网的电能质量已得不到较好保证。针对实际情况分析了公司电网中谐波产生的原因、谐波的危害，提出了可行的治理方法，以期提高公司电网的运行质量和运行安全。 关键词：谐波 危害 防护 治理 1 引言

随着公司电力网供、配、用电规模的日益扩大，特别是公司近年来各生产区域用电设备类型的多样化、复杂化等因素存在，公司电力网中的谐波分量也较严重，公司电网的电能质量已得不到较好保证。因电网系统中谐波的存在，已对公司电力网的安全和稳定运行构成了威胁。因此，对公司目前电力网中关于谐波的问题进行分析，并与同业人员进行探讨，以兹寻求关于公司电力网谐波治理及改善的方法和途径。 2 谐波的产生

从公司目前供、配电网络构成及用电设备情况分析，公司电力网内的谐波分量的产生主要是由大容量电力设备和用电整流或换流设备以及其它非线性负荷造成的。具体来讲，主要来自于以下几个方面：

2.1 发电源质量不高产生的谐波。如交流发电机组等。公司电力网中共有大小容量发电机组9台（不包括离子膜等生产线配置的应急柴油发电机等）。由于发电机组的三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁芯也很难做到绝对均匀一致，加上其它的原因，发电电源多少会产生一些谐波，但一般来说很少。

2.2 公司输、配电系统中产生的谐波。公司拥有复杂但较完善的输、配电系统，其中包括两座35KV级变电站，大小容量近40座独立配电站以及数量宠大的输、配电电力线路。输、配电系统中产生谐波的设备尤以变压器最为突出。由于变压器铁芯饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁通密度选择在磁化曲线

的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。铁芯的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也越大。有资料表明，变压器产生的3次谐波电流可达到变压器额定电流的0.5％左右。其次，公司电网内的其他配电设备，如高压补偿电容器、电抗器等，均是产生谐波的主要电力设备。 2.3 各种类型的用电设备产生的谐波。下面一些用电设备都能产生谐波： 2.3.1 晶闸管等电子整流设备:由于晶闸管整流设备如电解槽、充电装置、开关电源等在公司内使用越来越广泛，给电网造成了大量的谐波。晶闸管整流装置主要采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，而馈送给电网的却含有大量的谐波。例如公司离子膜（烧碱）的整流装置、变电站内的高频开关电源装置等，它们大都是用晶闸管、小功率的整流装置等电力电子元件，其励磁电流所占比例较大，虽然其单个容量小，但数量较多且分布很广，它们产生的高次谐波也会对电力系统造成影响，加重电力网的谐波污染。有资料表明：由电子整流装置产生的谐波占所有谐波的近40 %，这是最大的谐波源。

2.3.2 变频调速装置:变频调速装置，简称变频器常用于水泵、风机以及需要进行速度调节的工艺设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整次谐波外，还含有分数次谐波。随着公司内各生产区域变频器的大量使用，变频装置的谐波含量与分布更大，对公司电网产生的谐波也越来越多。

2.3.3 气体放电类电光源:如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等均属于气体放电类电光源。随着公司“绿色照明”工程的进行，公司内各种荧光灯、节能灯、高压钠灯、高压汞灯、金卤灯的使用量较多，同样给公司电力网注入了谐波分量。 其谐波特征是主要产生3、5、7次谐波，其谐波量随灯具的容量增大而幅度增大。 2.3.4 生活用电器:公司生活区电力网中所挂的大量家用电器，如电视机、各种节能灯、电冰箱、洗衣机、空调、微波炉、电磁炉、计算机、充电器、调光灯具等，这些家用电器均含有非线性元件，会产生谐波电流，其中的调压整流装置，则会产生较深

的奇次谐波。 3 谐波的危害

分析了上述公司电网中谐波产生的原因，我们再认识一下电网中存在谐波的危害。电力网中谐波的危害主要表现在： 3.1 对供配电线路的危害

3.1.1 影响电网的质量。电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。另外，相同频率的谐波电压与电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。

3.1.2 影响线路正常的稳定运行。公司供配电系统中的电力线路、电力变压器以及高压电动机一般采用电磁式继电器、感应式继电器或微机电子式继电器予以检测和保护，由于电磁式继电器与感应式继电器对 10%以下含量的谐波不敏感，当谐波含量高达40%时，导致继电保护误动作。而晶体管继电器虽然有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响产生误动或拒动。这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 3.2 对电力设备的危害

3.2.1 对电力变压器的危害。主要体现在谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗以及导体外部因漏磁通引起的杂散损耗，谐波还导致变压器噪声增大。

3.2.2 对电力补偿电容器的危害。谐波的存在往往使电网电压呈现尖顶波形，电容器承受较高脉冲电压，使其绝缘介质加速老化，当谐波严重时，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。另外，电容器运行在电压已经畸变的电网中时，还可能使电网的谐波加剧。 3.3 对用电设备的危害

3.3.1 对异步电动机的危害：主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热，加速绝缘介质老化，产生机械震动和噪音等。

3.3.2 对低压开关设备的危害：由于谐波泄漏电流的作用，可能使断路器异常发热，出现误动作。 4 谐波的防护和治理

电网中存在谐波已被认为是电网公害，必须加强防护，加大对电网谐波的治理。 现结合公司电力网实际情况，提出以下谐波防护和治理的主要可行方法： 4.1 在公司电力网内的适当地点设置谐波监测点，对谐波电压和谐波源注入电网的谐波电流，根据不同情况进行24小时的连续或定时监测，对谐波源接入电网进行审定，以保证供给电能的质量。 4.2 就地加装谐波补偿装置

4.2.1 在公司离子膜生产整流变处、总降压站大容量补偿电容器处以及热电站等谐波源处装设无源调谐滤波装蹬，吸收谐波电流，有效地减少谐波量。

4.2.2 加装有源滤波装置，采用补偿原理，向电网注入与谐波电流相位相反、幅值相同的电流，来抵消电网中的谐波，从而达到抑制谐波的目的。

4.2.3 加装静止无功补偿装置，对系统、负荷无功功率进行快速动态补偿，改善功率因素，抑制不平衡电流产生，并滤除谐波源发出的谐波。 5 结束语

以上分析了公司电力网内谐波的存在和产生的原因，认识了谐波对公司电网和用电设备的危害及其防护和治理技术，公司各电力产、用能单位均应加强对谐波的监督和管理，加大治理力度，防止谐波危害，提高公司电网运行质量和运行安全，进一步达到公司高效用电和高质量用电的要求。