【摘要】目前電網(wǎng)中的高壓配電的許多用戶(hù)，對諧波的危害也沒(méi)有引起足夠的重視，往往認為諧波治理是電力部門(mén)的事情,是一種單邊行為，就此而言,作為電力歸口管理部門(mén)有必要加強諧波治理方面的宣傳，強例諧波治理的重要性。文章論述了諧波治理的一些具體措施。
【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)諧波；治理措施
諧波治理是綜合治理過(guò)程，是改善供電品質(zhì)的重要手段。GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量一公用電網(wǎng)諧波》對電網(wǎng)各級電壓諧波水平進(jìn)行了量化限制，對用戶(hù)注入公用電網(wǎng)的諧波電流也進(jìn)行了相應的規定，在主網(wǎng)、城網(wǎng)中，諧波治理有明確的規定和要求，而日益發(fā)展的農村電網(wǎng)對有關(guān)諧波的治理并未引起足夠的重視，認識還有待提高。目前農網(wǎng)中的高壓配電的許多用戶(hù)，對諧波的危害也沒(méi)有引起足夠的重視，往往認為諧波治理是電力部門(mén)的事情，是一種單邊行為，就此而言，作為電力歸口管理部門(mén)有必要加強諧波治理方面的宣傳，強調諧波治理的重要性。在對諧波準確測量的基礎上，提出適合用戶(hù)的治理方案。這樣做，不僅能夠改善整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的電力品質(zhì)，同時(shí)也能延長(cháng)用戶(hù)設備使用壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低電磁污染環(huán)境, 減少能耗，提高電能利用率。
1 諧波的來(lái)源
電網(wǎng)中諧波主要來(lái)自于兩方面：用戶(hù)的非線(xiàn)性負荷和電源系統。
1.1來(lái)自非線(xiàn)性負荷
隨著(zhù)電力電子技術(shù)發(fā)展，供電系統中增加了大量非線(xiàn)性負載，從低壓小容量家用電器到高壓大容量的工業(yè)交、直流變換裝置都有著(zhù)廣泛應用。非線(xiàn)性用電設備已是產(chǎn)生諧波的主要原因。
1.2來(lái)自系統的影響
（1）系統中交流發(fā)電機內部定子和轉子間的氣隙，由于受到鐵心齒、槽和工藝的影響，分布不均勻，雖然各相電勢的波形對稱(chēng)，但三相電勢中含有一定數量的奇次諧波；（2）電網(wǎng)中大量變壓器的勵 磁電流含有奇次諧波成分，當變壓器空載或過(guò)勵磁時(shí)則更為嚴重，并由此構成了主要的穩定性諧波源；（3）電網(wǎng)中投切空載變壓器或電容器時(shí)，其合閘涌流注入電網(wǎng)也會(huì )形成突發(fā)性的諧波源。
2 諧波對電網(wǎng)的危害
電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波達到一定的程度時(shí)，會(huì )對電網(wǎng)運行、電網(wǎng)中電氣設備以及連接的負載都會(huì )產(chǎn)生危害，主要表現在以下幾個(gè)方面：
2.1諧波對電網(wǎng)運行的危害
諧波對電網(wǎng)運行的危害主要有：（1）諧波可使電力系統發(fā)生電壓諧振，從而在線(xiàn)路上產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，這就有可能使線(xiàn)路和設備的絕緣被擊穿，造成短路事故；（2）諧波還可造成系統的繼電保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，影響系統的正常運行；（3）諧波量大時(shí)能使系統中反應工頻正弦量的多數監視、測量?jì)x表出現誤差；（4）諧波的存在不僅影響通訊系統通話(huà)的清晰度，嚴重時(shí)會(huì )產(chǎn)生諧振干擾整個(gè)通訊系統；（5）諧波還會(huì )影響功率因數補償效果；（6）諧波嚴重時(shí)可使計算機系統失控。
2.2諧波對電網(wǎng)電氣設備的危害
諧波對電網(wǎng)電氣設備的危害主要有：（1）對發(fā)電機、電動(dòng)機的影響：感應電動(dòng)勢中的高次諧波在同步電機氣隙中磁性磁場(chǎng)沿電樞表而的分布一般呈平頂波形。利用傅里葉級數可將其分解為基波和一系列小波形。諧波次數V=l、3、5、7,高次諧波電動(dòng)勢的存在，使發(fā)電機的電動(dòng)勢波形變壞，而且發(fā)電機本身的雜散損耗變大，溫升增同，串入電網(wǎng)的諧波電流還會(huì )干擾通信；（2）對變壓器的影響：由于變壓器中磁路常出現飽和狀態(tài)，這時(shí)，勵磁電流中會(huì )岀現三次諧波磁通，它通過(guò)油箱壁或其它構件時(shí)，將在這些構件中產(chǎn)生渦流 損耗，從而使變壓器效率變低，縮短變壓器的使用壽命；（3）對電力電容器的影響：諧波電壓加在電容器兩端時(shí)，電容器對諧波電流呈現較小的阻抗，且諧波次數越高，阻抗越小，因此電容器很容易發(fā)生過(guò)載甚至燒毀。
3 諧波具體治理措施
釆取一些措施來(lái)消除這些對各種電子設備和電網(wǎng)造成很大危害的諧波，下面簡(jiǎn)單介紹一下消除諧波的方法和措施。
3.1濾波
所謂的濾波就是，一個(gè)電信號中有若干種成分，把其中一部分交流信號過(guò)濾掉就叫濾波。一般將電力電網(wǎng)或電力設備中某些不需要的交流信號去掉，通常釆用濾波的手段?？梢院芎玫南C波，尤其是高次諧波。濾波又可以分為有源濾波和無(wú)源濾波。就目前來(lái)說(shuō)，無(wú)源濾波應用較多，效果較好，價(jià)格較低。包括三種形式：
（1）串聯(lián)濾波。對3次諧波的治理效果明顯。
（2）并聯(lián)濾波?？梢詾V出多次諧波，并給系統提供無(wú)功補償，是應用廣泛的消除諧波，凈化電源的裝置。
（3）低通濾波（串并混合）。對高次諧波治理效果更佳。
而我們常用的就是并聯(lián)電容器補償，
主要有以下三種補償方式：
（1）集中補償方式。將高壓電容器集中安裝在總降壓變電所或功率因數較低、負荷較大的配電所高壓母線(xiàn)上。
（2）分散補償。對用電負荷分散和功率因數較低的車(chē)間變電所，釆用低壓并聯(lián)電容器安裝在低壓配電室。
（3）就地補償。對距供電點(diǎn)較遠的大、中容量連續工作制的電動(dòng)機（如風(fēng)機、水泵、壓縮機、球磨機等），應釆用電動(dòng)機無(wú)功功率就地補償裝置。如下圖所示。它不僅可以提高功率因數，而且可以減少線(xiàn)路損失，減小總電流，對提高變壓器負載率有明顯效果。
電動(dòng)機無(wú)功功率就地補償裝置
為了減少和避免高次諧波對并聯(lián)補償裝置的危害，釆用對高次諧波的治理措施為減少諧波電流流入電容器和合閘涌流，可串聯(lián)適當的電抗器。其感抗值應在可能產(chǎn)生的任何諧波下，均使電容器回路的總電抗為感抗，從而消除諧振的可能。為了防止可能出現鐵磁諧振，一般應采用無(wú)鐵芯電抗器。
隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，有源濾波補償技術(shù)日益成熟，并得到了廣泛應用。較傳統的無(wú)源濾波補償系統，它具有功能多，適應性好及響應速度快等優(yōu)點(diǎn)，隨著(zhù)價(jià)格的不斷下降，應用將日益普遍。
有源濾波器是一套使用模擬和數字邏輯電路進(jìn)行電流檢測和電流注入，以消除諧波和提供無(wú)功電源的電力電子系統。通過(guò)適當的設計選型，有源濾波器能大量減少諧波，并將功率因數提高到接近1的水平。有源濾波器直接并聯(lián)至線(xiàn)路中產(chǎn)生諧波的負荷。對于3相3線(xiàn)電力系統，電流傳感器安裝于其中的兩相上，為邏輯控制電 路提供負荷的電流波形。有源濾波器邏輯電路會(huì )去除波形中的基頻 （50和60赫茲）成分。邏輯電路將剩余的波形反向并調整IGBT的觸發(fā)來(lái)復制這一反向波形。這樣的處理得到的結果用于去除上游電 力系統諧波電流。由于諧波電壓是諧波電流流過(guò)電源阻抗而產(chǎn)生的，因此它們也顯著(zhù)地減少。有源濾波補償系統在很多重要場(chǎng)所應用效果非常好，可廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)和機關(guān)團體的配電網(wǎng)中。
3.2接地
正確的接地既可以使系統有效地治理外來(lái)干擾，又能降低設備本身對外界的干擾。在實(shí)際應用系統中，由于系統電源零線(xiàn)（中線(xiàn)）、 地線(xiàn)（保護接地、系統接地）不分、控制系統屏蔽地（控制信號屏 蔽地和主電路導線(xiàn)屏蔽地）的混亂連接，大大降低了系統的穩定性和可靠性。變頻器的接地與其它動(dòng)力設備接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。
3.3屏蔽
屏蔽干擾源是治理干擾的有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏；輸出線(xiàn)好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時(shí)，要求信號線(xiàn)盡可能短(一般為20m以?xún)?， 且信號線(xiàn)釆用雙芯屏蔽，并與主電路線(xiàn)(ac380v)及控制線(xiàn)(ac220v) *分離，決不能放于同一配管或線(xiàn)槽內，周?chē)娮用舾性O備線(xiàn)路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩可靠接地。
3.4采用多相脈沖整流
在條件允許或是要求諧波限制在比較小的情況下，可釆用多相整流的方法。12相脈沖整流THDV大約為10%?15%, 18相脈沖整流的THDV約為3%?8%,滿(mǎn)足標準的要求。缺點(diǎn)是需要變壓器，不利于設備的改造，價(jià)格較高。
3.5釆用電抗器
在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波分量(5次諧波、7次諧 波、11次諧波、13次諧波等)所占的比重是很高的，它們除了可能 干擾其他設備的正常運行之外，還因為它們消耗了大量的無(wú)功功率， 決策模型的一個(gè)重要組成部分。增加模型的邊界條件使線(xiàn)路的功率因數大為下降。在輸入電路內串入電抗器是治理較低諧波電流的有效方法。
4 安科瑞諧波治理產(chǎn)品介紹
4.1安科瑞ANAPF系列有源電力濾波器介紹
有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統中，能夠對動(dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)CT采集系統諧波電流，經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線(xiàn)性負載所產(chǎn)生的諧波電流。
圖4-1
4.2安科瑞有源電力濾波器主要技術(shù)參數
額定電壓： | 400(1±20%)V |
額定頻率： | 50Hz±2% |
全響應時(shí)間： | <5ms |
全響應時(shí)間： | 瞬時(shí)無(wú)功理論、FFT |
功率因數： | ≥0.99 |
分相補償： | *具備分相補償能力 |
安裝方式： | 并聯(lián)安裝 |
模塊效率： | 97% |
噪 聲： | <65dB |
冷卻方式： | 風(fēng)冷 |
工作溫度： | -10℃～+45℃ |
儲藏溫度： | -20℃～+65℃ |
環(huán)境要求： | 室內安裝，建議安裝海拔高度不超過(guò)1000米，更高海拔可按GB/T 3859.2降容使用 |
工作模式： | 自動(dòng)或手動(dòng) |
接線(xiàn)方式： | 三相四線(xiàn) |
過(guò)載能力： | 自動(dòng)限定到額定電流運行 |
抗晃電能力： | 額定電壓在±20%范圍內 |
通訊接口： | 遠程RS485/RS232/以太網(wǎng)通訊功能可選，上位機通訊軟件可選 |
操作顯示： | 液晶監控面板、運行參數設置、觸摸按鍵操作、基本電能參數 |
保 護： | 電網(wǎng)過(guò)欠壓、電網(wǎng)錯缺相、設備過(guò)流、過(guò)熱、直流母線(xiàn)過(guò)欠壓、過(guò)載自動(dòng)限流保護 |
4.3安科瑞有源電力濾波器選型
立柜式
| 型號(立柜式) | 補償電流 | 柜體尺寸 W×D×H (mm) | 進(jìn)出線(xiàn)方式 |
AN APF□ -380 /□ G □ | 30A~600A | 800×1000×2200 （其他尺寸可定制） | 穿銅排 下進(jìn)下出 （其他方式可定制） |
備注：具體尺寸按報價(jià)方案為準。
模塊化
壁掛式APF | 型號 | 補償電流 | 柜體尺寸 W×D×H (mm) | 進(jìn)出線(xiàn)方式 |
| AN APF □-380 /□ B □ | 30A~60A | 485*275*610 | 上進(jìn)上出 |
| 75A~100A | 485*240*615 | ||
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抽屜式APF | 型號 | 補償電流 | 柜體尺寸 W×D×H (mm) | 進(jìn)出線(xiàn)方式 |
| AN APF □-380 /□ C □ | 30A~60A | 485*610*275 | 后進(jìn)后出 |
| 75A~100A | 485*615*215 |
5 結論
地區電網(wǎng)的電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到區域工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟的發(fā)展，也與人民的生活切實(shí)相關(guān)，而電網(wǎng)諧波是電能質(zhì)量的主要污染，因此，對電網(wǎng)諧波的治理工作對于電力系統而言意義重大。本文論述了諧波的產(chǎn)生、危害，從技術(shù)和管理的角度研究了電網(wǎng)諧波的治理方法和措施。隨著(zhù)我國電能質(zhì)量治理工作的深入開(kāi)展，我們應該不斷在技術(shù)上不斷更新，在制度上大力革新，爭取能在電網(wǎng)諧波治理方面取得更大的成就，保證為社會(huì )提供清潔的能源。5 結論
［參考文獻］
[1] 王杰，徐春萍輪諧波對電網(wǎng)的危害分析及治理
[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版
[3] 安科瑞電能質(zhì)量監測與治理選型手冊.2019.11版
[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版
