供配电系统谐波治理措施的研究沈艳

供配电系统谐波治理措施的研究沈艳

沈艳

(国网四川省电力公司成都供电公司城东供电中心四川成都610011)

摘要：本文从首先阐述供配电系统谐波的概念及来源，紧接着通过探讨加强标准和相应规范的宣传贯彻、做好谐波检测工作、安装滤波器、安装D，yn11接法的隔离变压器等四个措施来着力改善谐波对供配电系统的影响，以提高电能质量和无功补偿效率。

关键字：供配电系统；谐波；治理措施

电压稳定、频率合格（50HZ）、峰值不越限、停电时间短以及谐波含量少就是代表供配电系统的电能质量高。但是因为新能源、充换电站大量涌入供配电系统，谐波含量问题不断出现，使得谐波问题已成为供配电系统比较关注的问题。

1谐波的概念及来源

1.1谐波的概念

我们平时用的电输出频率是50赫兹，谐波就是非50赫兹的电波，简言之就是不合格的电波。谐波在供配电系统中出现，会影响供配电电能的稳定运输和输出，增加线损、浪费电网容量、影响保护设备可靠动作、缩短电力设备使用寿命等。

1.2谐波来源

通过查阅资料、总结现场经验，总结出在供配电系统中谐波来源主要是以下6个方面:

（1）大大小小的整流设备、逆变设备、交流调压设备和变频设备。

（2）电网中的变压器群。

（3）较大的单相电力电子装置。

（4）工业用电弧炉。

（5）可控电抗器和饱和电抗器。

（6）例如敏感电子器件等高新技术产品中的元件。

2供配电系统谐波的治理

2.1加强标准和相应规范的宣传贯彻

加强IEC6100以及国标GB/T14549-1993的贯彻学习，对谐波危害进行宣传，明确谐波治理是减少线损、保证保护设备可靠动作、增加电力设备使用寿命的重要举措，是提高供配电系统电能质量的有效手段。

2.2做好谐波检测工作

非线性负荷、冲击性负荷会导致谐波的产生，而这些非线性负荷、冲击性负荷若接入供配电系统中，会使产生的谐波影响设备的正常工作和使用寿命。如何做好谐波治理工作？首先要做好检测出谐波即做好谐波的检查和测试，做好检测工作的目的是可以及时有效的发现谐波，做出完善的谐波解决方案，对重点谐波源进行重点加强治理。

（1）在哪里检测谐波：系统侧的母线及出线、谐波源用户的母线及进出线、新能源接入点（包括风电、光伏、充换电站等）的谐波及电能质量情况。

（2）用什么仪器检测谐波：红外热像。使用该设备的原因是因为谐波会引起电流或电压频繁波动，从而引起电力设备发热，红外热像可以通过红外线发现直接明了、简单方便的观察出过热程度。

（3）有哪些检测环境的要求：第一是对电力设备负载情况的要求，即要求在额定电压下和连续满负荷运行或者满负荷工作4～6小时，让受到谐波影响的部分发热充分，从而用仪器比较出与其他正常部位温度的不同；第二是对检测环境的要求，即环境温差要小，若设备在户外，要选择阳光不刺眼的天气，若电力设备高度反光，要合适选择检测角度进行检测，所以的做法都是保证红外线仪器有个清晰明了的检测图像和准确的温度数据。

2.3受端抑制谐波

加强电力设备自身抑制谐波的能力，从而减少谐波的产生。

2.4主动抑制谐波

在电力设备中安装某种可以使得用电设备谐波分量成0且运行功率因数成1的整流设备。

2.5被动抑制谐波

被动抑制谐波的方法是在电力系统中安装无源滤波器、有源电力滤波器、混合型电力滤波器及谐波保护器，通过上述四种设备可以对谐波分量进行抑制吸收，降低或者消除谐波污染。

（1）无源电力滤波器

在变电站或者配电室中所使用的电容器、电感器和电阻等都属于无源滤波设备。因为无源滤波器结构简单、投资较少等优点被广泛深入的应用在供配电系统中，无源滤波器利用电感、电容元件的谐振特性，在阻抗分流回路中形成低阻抗支路，从而减小流向电网的谐波电流，这样既可以过滤掉谐波，达到无功补偿的目标；又可以有效地维护了供配电网系统的安全。但是无源滤波器对谐波过滤效果不佳，主要是因为无法灵活调整谐振次数，且极易受到外部环境的影响（如电网频率、电网阻抗等因素），若电网阻抗之间产生谐波，导致谐波电流上升，就会使电力设备损伤。

（2）有源电力滤波器

相对于无源滤波器来说，有源电力滤波器可以灵活调整滤波次数，不易受到外界环境的影响，可以更精准、实时、高效的进行滤波补偿。它工作的原理是它能实时检测负载电流中检测出谐波分量，无源滤波器就会产生一个与其幅值相同、相位相反的谐波电流，并将其注入系统，与负载电流所携带的谐波相互抵消，达到滤波的目的。虽然无源滤波器对于谐波治理效果明显，但是其内部构造太为复杂，使运行人员维护困难。

（3）混合型电力滤波器

混合型电力滤波器顾名思义就是把无源电力滤波器和有源电力滤波器的优点集于一身，对两种电力设备进行了完美的结合。混合型电力滤波器既具有静态无功补偿的能力，又可采用动态无功补偿的功能。混合型电力滤波器在目前来说性价比高，构造不复杂，维修不困难，赢得了电气化铁路、地铁、谐波高的电力用户的倾昧、关注和使用。

（3）静止型动态无功补偿器

静止型动态无功补偿器，如晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TSR）、自饱和电抗器（SR）、开关投切电容器（BSC）或上述各项的组合等。SVC的工作原理是通过对控制系统、滤波电容器组、电抗器、晶闸管阀组等元件协调配合使用对工作电流及电压进行连续可调控制，从而控制无功设备发出相应的无功功率。它具有端电压恒定、响应速度快、连续调节、主动式跟踪补偿所需无功等优点，目前在城市轨道交通供电系统如地铁中应用比较广泛。

例如在城市轨道交通供电系统中应用SVG进行无功补偿和谐波治理，其达到的效果是：城市轨道交通供电系统达到实时功率因数数值≥0.95，节能降耗，改善电能质量；城市轨道交通供电系统稳定控制，提高城市轨道交通供电系统输电能力；城市轨道交通供电系统响应时间小于5ms；城市轨道交通供电系统实现从感性到容性的连续、平滑的无功功率补偿，任何时候都可进行自由投切；城市轨道交通供电系统实现了故障时提供报警信息，严重故障时封锁SVG驱动脉冲。同时装置退出运行；实现城市轨道交通供电系统不对称平衡补偿；城市轨道交通供电系统避免了大容量电容、电抗元器件并联在电网中可能发生的谐振现象。

（4）谐波保护器

安装谐波保护器主要是实现在谐波环境下保护控制设备，使其免受谐波危害，这种方式的稳定性较高，因此应用也较为广泛。

4结束语

供配电系统中谐波必然存在，若不加以治理，其日积月累对电力设备产生的危害就会叠加，从而造成电力设备不可逆的损坏。因此在供配电系统，特别是在电气化铁路、地铁等极易出现谐波的供电系统中，要加强谐波的治理，合理利用治理谐波设备和手段，让谐波污染扼杀在摇篮里。

参考文献：

[1]《电能质量》作者：程浩忠等

[2]《电力前沿技术----电能质量柔性控制装置》作者：吕强

[3]《低压配电系统产生谐波的原因及其抑制方法》作者：金英立

[4]《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-1993