用户侧谐波污染的原因分析及其解决方案

用户侧谐波污染的原因分析及其解决方案

赵建军

关键词：用户测谐波；污染；原因；解决方案

前言：在社会逐渐趋向于现代化发展的当前背景下，国民不仅在精神文化层次上的需求有所提升，对于自身生活质量及用电需求也提出了更高的要求，因此为进一步促进地区间经济的快速增长，现阶段国家与有关部门也将发展的重点转向了电网系统建设中去，并在原有基础上加强了对现阶段用户侧谐波污染原因分析及其解决措施的管理。由此可见，当下供电企业要想从根本上提升自身的综合竞争力，也要注重对供电电压波形的监管以及对侧谐波污染的控制，并在日常工作中不断吸取教训，总结经验，并为实现自身经济利益最大化的发展目标奠定坚实的基础。

1、用户侧谐波的理论研究

1.1谐波的界定

在供电系统中，谐波主要就是指对周期性非正弦波电量的分解，从而得到与实际电网波频相同以及大于电网基波的分量[1]。在电网系统运行期间，也存在着一定的非整数谐波。从一定角度上来说，谐波就是一种能够对电力系统运行造成污染的干扰量。电力系统谐波来源有很多，包括：发电设备、输电系统、用电设备、用电用户谐波等。与此同时，不同国家及相关研究人员对谐波的定义也有一定差异性，但其本质基本相似，即对电力电子装置正常运行造成的不必要损坏。

1.2用户侧谐波的组成

本文主要研讨的用户谐波主要由以下几个部分组成。第一：大谐波源。主要指地铁、轻轨、磁浮列车以及补偿性电容机等方面[2]；第二，小谐波源。主要指普通用电用户日常生活中所使用到的日光灯、舞台灯光、家用变频电器等电子设备。

1.3用户侧谐波无污染的研究意义

随着社会主义市场经济逐渐趋向于现代化发展，各领域企业为抢占到更多的市场先机，逐步加快了自身生产及建设的步伐，并对供电企业电力系统运行方面提出了更多的需求。为从根本上降低电力系统运行期间的风险性，现阶段企业将用户侧谐波此种能都对电力系统造成的巨大威胁的不稳定因素的研究提到了日程上来[3]。与此同时，用户侧谐波也能够使电力系统所产生的电能及电力运输的效率及质量受到严重的打击，并使电力系统设备存在着被烧坏的风险，故对用户侧谐波污染原因及解决措施进行相关研讨是十分重要的。

2、用户侧谐波对电力造成的危害

2.1对电网运行的危害

在电网运行的过程中，用户侧谐波的出现会使电力系统出现不稳定因素，并随之产生电压的改变、设备噪声、线路温度过高、电压器过热、继电保护装置无法运行等严重影响因素，对电网中绝大部分的元件造成极为不利的影响，造成电网运行稳定性有待提升，并使得供电企业及用电用户自身又好又快的发展进程受到了一定程度的制约。

2.2对电力继电保护装置的危害

电力系统内的继电保护装置主要起保障电力系统正常运行作用，并能够及时发现电力系统运行过程中出现故障与风险因素，以迅速且高效的采取相应解决所示防止故障进一步演化为重大的电力事故[4]。但用户侧谐波会对继电保护装置的正常运行产生一定程度的干扰，并使其出现无法运行或运行失误的现象出现，特别是此时设备自身的暂态过程、变压器合闸中的涌流都会使继电保护装置产生失误操作，无法发挥出其自身积极的作用。

2.3对变压器的危害

用户侧谐波会对电力系统中的变压器造成严重影响，并在原有基础上大大提升变压器自身的铜及铁金属结构的损耗，降低变压器自身运行的效率及质量，并使其在用户侧谐波的不正常影响下出现噪音等现象，而此种愈加严重噪音也会产生一定程度的噪音污染，不仅滞后了变压器的运行高效性，同时也对相关工作人员的身心健康产生不利影响。

2.4对同步电机的危害

用户侧谐波同样也会电力系统中的同步电机运行造成一定的不利影响，同时此种影响还会使同步电机供电发电系统内定子所产生的效应出现不同程度的弱化，并大大提升了同步电机对电能的消耗量，并且使得同步电机在运行过程中出现噪音及机械振动，不仅严重影响到了供电企业自身经济利益最大化的发展目标，同时此种电能的损耗使得整体电力行业具有耗能量过大的特征。

2.5对补偿电容器的危害

与此同时，用户侧谐波污染也会对电力系统运行过程中的补偿电容器造成损害，并使电容器自身出现局部放电的情况，增加补偿电容器自身介质的老化程度，缩短了此设备的使用时间。在特定环境下，用户侧谐波也会在补偿电容器的作用下扩大，使得电力系统所所承载电压过高，出现设备烧坏的现象。

2.6对电网通信设备的危害

由于用户侧谐波主要是通过电磁感应及电力传输等情况下进行，因此其也会对电力系统通信设备的正常及高效运行造成严重影响，同时使得用电用户之间的通话质量下降，甚至对相关工作人员的人身安全造成一定程度的威胁。

3、用户侧谐波污染原因分析

用户侧谐波污染原因主要有以下几点：第一，集中且较高大用户侧谐波，并且此类谐波电负荷比较集中，因此相较于其他原因而言，此种原因下的用户侧谐波污染容易治理[5]；第二，分散的变频器，此些变频器可以是企业生产所需的机械设备，也可以是居民家中的变频空调等设备，并且由于变频设备在开断的过程中会产生较大规模，较大数量的用户侧谐波，因此在相关工作人员也需要在对其解决以及治理的工作中投入较大的精力。

4、用户侧谐波污染的解决方案

4.1应用无源滤波技术

无源滤波技术主要就是一种利用电力系统及相关设备等没有电源的构件组成无源滤波系统，并为电路运行的过程中提供一个电阻较低的通路，以更好的帮助电力总系统分担其所承载的电荷量，但由于此种方式存在着可抑制谐波种类较少等弊端，因此只适用与及电动机控制装置的生产过程中。

4.2应用有源滤波技术

应用有源滤波技术能够检测出电力系统在运行期间的谐波，并通过控制及比补偿电流及电压的异常波动，以实现有效抵御用户侧谐波污染的问题，并且相较于原有设备相比，应用有源滤波技术的抗谐波污染性能更高，并且能够使用遇较多种类谐波污染，所需经费也较少，因此被广泛应用在了各领域的生产及建设中。

4.3应用综合滤波技术

综合滤波技术主要就是将有源滤波技术与无源滤波技术进行有机的结合，并为日渐增多的用电用户以及电能需求有效消除用户侧谐波的污染，但由于此种技术出现及应用时间较短，所积累的经验不足以解决电力系统运行期间的全部问题，因此还需进行不断完善及优化。

总结：总而言之，提升电网系统运行期间的可靠性及安全性是推进供电企业及地区间经济发展的重要因素之一，因此现阶段相关工作人员更应将工作的重点放在对现阶段用户侧谐波污染原因的找寻以及制定出有针对性的就解决策略上，并重视对绿色及环保电网的构建，提升相关任职人员的专业技能及职业素养，最大程度的控制当前用户侧谐波污染的污染程度，为探索出一条能够满足万千用电用户需求的道路做好完全的准备工作。

参考文献：

[1]程莹.低压大电流整流器的谐波治理和无功补偿技术与应用[D].湖南大学,2010.

[2]韩美玉.电力系统谐波状态估计与谐波源定位技术研究[D].中国石油大学,2011.

[3]常蕊.应用非同步量测数据和电流追踪原理的谐波责任分摊方法[D].燕山大学,2016.

[4]张建明.电力系统谐波源识别及谐波责任划分的研究[D].兰州理工大学,2015.

[5]任颖.中低压配网谐波源定位监测管理系统开发[D].济南大学,2013.