试论电网谐波的危害及抑制

试论电网谐波的危害及抑制

郭玉玲1黄学君2王青2

(1.国网新疆电力有限公司巴州供电公司新疆库尔勒841000;2.国网新疆电力有限公司奎屯供电公司新疆奎屯833200)

摘要：在电网运行过程中，谐波的产生对电网的系统安全和稳定运行构成了潜在的威胁，电力谐波干扰导致电气设备异常和事故逐年增长的趋势，电力谐波已成为电力系统的一大公害，严重威胁着电力系统和用电设备的正常运行。因此，应当认识到电网谐波的危害，并且根据谐波的产生原因做好谐波的抑制和消除工作，保证电网在运行过程中能够达到稳定性要求。从目前电网谐波的产生来看，电网谐波的危害较多，对电网的运行质量有着非常不利的影响。为此，应当加强对谐波的干预，重点做好电网谐波的抑制工作。

关键词：电网谐波危害治理

导言

在电力系统中，具有非常复杂的网络结构，拥有着电感和电容等许多元件，经常会出现过电压的现象。这已经成为一种非常普遍的现象。导致过电压的因素有很多，谐波处理不当或者系统运行时出现故障，甚至由于雨雪天气所产生的雷电等有可能在电力系统中引发过电压现象。其中，谐波处理不当导致过电压出现的次数最多，这不仅破坏了电气设备和电网，增加了电力维修成本，而且还会导致大面积的停电现象，严重影响居民和工厂等的生产生活，严重阻碍了电力系统的发展。总之，电网谐波为人们带来的危害极大，我们应该对这一问题给予高度关注。

1电网谐波的危害

1.1影响变压器工作

从电网谐波的危害来看，其主要危害是影响了电网的正常工作。其中，对变压器的工作状态有较大的影响，使变压器无法按照预期的运行指标工作，导致变压器的工作状态不稳定，进而给供电网的整体稳定性和安全性带来较大的影响。因此，电网谐波的危害主要表现在对变压器工作状态的影响上。

1.2影响继电保护及自动装置

电网谐波发生之后，除了会对变压器的工作状态产生影响之外，还会对继电保护及自动装置产生不利的影响，使继电保护器无法正常工作，影响了继电保护器及自动装置的运行状态，对整个配电网的运行安全性产生了非常不利的影响。因此，有效地抑制谐波的产生，对保证继电保护及自动装置的正常工作具有重要作用。

1.3增加电容器的损耗

电网谐波产生之后，会直接增加电容器的损耗，使电容器的使用寿命缩短。如果谐波的能量持续增加，那么电容器的消耗会直接增大。过多的损耗会影响电容器的运行状态，同时也会对电容器的整体寿命产生不利的影响。

1.4增加输电线路的功耗

由于电网谐波是一种干扰能量，产生之后会对线路的功耗产生较大的影响，其最主要的影响是增加了输电线路的整体功耗，使输电线路的输电效率和节能性难以达到预期目标。因此，在输电线路的运行过程中，有效地抑制和消除谐波，对于提高输电线路的运行质量具有重要作用。

2分析谐波

在整个农村负荷用电量中，农村地方工业用户的用电量占据了30%左右，可以说它占据着很大的比例，很多城市所限制的非线性负荷用电企业开始纷纷的转入到乡村，成为了地方工业用户中的一部分，所以说，农村电网的谐波源就是由这些非线性的负荷所构成的，比如，石灰厂、小煤矿厂、水泥厂等。在交流侧会有大量的高次谐波生成于换流器交流-直流转换的过程中，在分析了12相整流电路后得知，可以用以下公式表示电网侧总电流：

在这个式子中，变压器的变化用N表示，恒定直流电流用Id表示，在交流电路中总共有12K±1次的特征谐波出现在换流的过程中，K的值取正整数。在一般的情况下都可适用，一旦换流器的脉动在各个基波周期中都是P，这样就会有N=KP±1的特征谐波出现在交流电路中，从而就会严重的污染的整个电网的运行系统。

在整个电力系统中，例如，一些工厂所使用的电弧炉为其中一个非常关键的谐波源。有这样几个原因会诱导电路产生谐波：首先，电弧和电弧起燃延迟的高度都属于非线性；其次，有着一定的随机性存在于电弧炉负载中。在电流过零时，会熄灭交流电弧，当弧隙的介质电压被弧隙电压超过时，就会再次增加其电压强度，从而造成有不连续的电弧电流波形出现；因为非线性的伏安特性存在于电弧中，这样随着不断增大的电流，电阻就会被降低。所以，电压和电弧电流都会出现较大的畸变，一旦能够稳定的燃烧电弧，这样基波生成整数倍谐波。在熔化期，负载的随机性较强，电弧间电磁力互相作用和正在熔化炉料持续运动，所以，这样就会十分明显的随机性出现在电弧炉的谐波中。在基波量的20%左右控制着高次谐波幅值，并且，这样的概率会达到70%左右，因此，就会有非常严重的谐波。

3加强对谐波技术治理的有效措施

3.1采取隔离的方式消除谐波

为了改变电网中出现谐波或者谐波变得畸形的情况，提高电网各项设备的运

行效率和使用质量，必须对谐波技术进行有效地处理，提高对消除谐波重要的认识。采用隔离方式对谐波进行消除，主要是将干扰器隔离于被干扰源，使得它们难以相互联系避免产生电流，起到隔离作用，达到消除了谐波的目的。

3.2采取接地的方式消除谐波

电网谐波会威胁人们的生命和财产安全，同时还会造成设备的损害，有百害而无一利。采取接地的方式对谐波进行消除，不仅能够起到对谐波的干扰作用，而且将为人们的生命提供安全保障，已经得到人们的认可并被广泛应用在谐波治理工作当中。不断提高变频器的接地水平，将基频控制在一定范围内，并保证仪表和设备运行的稳定性和安全性，使得测量的精度更为准确对于电网的维护和运行来说具有十分重要的意义。

3.3采取反谐振的方式消除谐波

谐波在电容器带来的危害很大，会造成谐振电路的产生，并当其振动频率与谐波频率比较接近时，将会进一步的加大电流的传输压力，使电流被不断的放大甚至超过电流的承受能力。因此，防止谐振产生也是十分必要的。能否选择正确的操作方式，有效合理的进行操作是是否能够防止谐振的关键。在母线停电的状况下，一定要严格按照规定顺序进行操作，PT隔离柜开关应该在拉开进线开关之前，并且操作顺序应该与送电时的操作顺序相反。若电力系统在送电的过程，突发谐振过电压现象时，应立即采取措施在开口绕组的地方串联个合适瓦数的电灯或电阻，或者暂时拉开PT中性点，从而对谐振过电压起到抑制作用，并消除对谐波的影响。

结束语

随着电力电子设备的广泛应用，电力系统中的谐波分量增大，谐波次数增多，给供配电线路、电力设备等带来危害。抑制谐波有多种办法，无源滤波及串联电抗器虽然滤波效果不很理想，但简单便宜，仍在应用；有源滤波提供一种最有效的从电网中清除谐波的方式，但价格较贵。随着经济的发展及高新技术产品对高质量电能的普遍要求，建设绿色电网将会提到更重要的日程，抑制谐波污染已成为人们的共同奋斗目标。

参考文献：

[1]杨斌文.电力系统中谐波的抑制方法[J].电气时代，2017，（3）：55256.

[2]邱关源.电路（上册）[M].北京：人民教育出版社，2017.