電網諧波治理概論

    一、概況

    經濟的飛速發展帶來供電緊張，為解決供電緊張，一方面要建設許多新的電廠和輸電線路，另一方面要高效利用現有的電力資源，減少電力損耗。諧波是導致電力損耗增加，供電質量下降的重要因素。本資料分析諧波基本特性，對配網中諧波的來源和危害進行了詳細說明，總結了治理諧波的方法。

    二、諧波的產生及危害

    電力諧波對電力網（用戶）危害是十分嚴重的，它是一種電力污染，一種人們看不見、嗅不到、摸不著的污染。所以往往不被人們注意。對于電力系統，諧波是個很要命的問題！

     1.諧波的危害的產生主要表現在

    當電網中的電壓或電流波形非理想的正弦波時，即說明其中含有頻率高于50Hz的電壓或電流成分，我們將頻率高于50Hz的電流或電壓成分稱之為諧波。 當諧波頻率為工頻頻率的整數倍時，我們將其稱之為整數次諧波，這類諧波通常用次數來表示。例如：將頻率為工頻頻率5倍（250Hz）的諧波稱之為5次諧波，將頻率為工頻頻率7倍（350Hz）的諧波稱之為7次諧波，依此類推。當諧波頻率不是工頻頻率的整數倍時，我們將其稱之為分數諧波。這類諧波通常直接使用諧波頻率來表示。例如：頻率為1627Hz的諧波。

    2.諧波產生的原因多種多樣。比較常見的有兩類

    第一類是由于非線性負荷而產生諧波，例如可控硅整流器、開關電源等，這一類負荷產生的諧波頻率均為工頻頻率的整數倍。例如三相六脈波整流器所產生的主要是5次和7次諧波，而三相12脈波整流器所產生的主要是11次和13次諧波。

    第二類是由于逆變負荷而產生諧波，例如中頻爐、變頻器，這一類負荷不僅產生整數次諧波，還產生頻率為逆變頻率2倍的分數諧波。

    例如：使用三相六脈波整流器而工作頻率為820Hz的中頻爐則不僅產生5次和7次諧波，還產生頻率為1640Hz的分數諧波。

    諧波在電網誕生的同時就是存在的，因為發電機和變壓器都會產生少量的諧波。但是由于產生大量諧波的用電設備不斷增加，并且電網中大量使用的并聯電容器所造成的諧波放大，使得諧波的影響越來越嚴重，從而逐漸引起人們的重視。

    當電網中的諧波電流較大，以至于電壓波形也產生畸變時，我們將其稱之為電網被污染。電網的污染程度用電壓波形畸變率來表示，簡稱THDu。按照國家標準GB/T14549-93《電能質量公用電網諧波》的規定：10KV電網的THDu應小于4%，400V電網的THDu應小于5%。諧波與無功電流不同。無功電流只影響電網的電壓，并增加供電系統的銅損，通常不會影響用戶，也不會影響計量精度。而諧波的影響可以用“無孔不入”來形容。在電網被污染的情況下，所有電網中的設備與負荷均會受到影響。諧波與無功還有一點不同：無功電流在沒有補償的情況下會一直傳送到發電機，而諧波電流通常全部被電網中的設備與負荷吸收掉。

    3.諧波造成的危害大致列舉如下

    ①由于諧波的頻率較高，使導線的集膚效應加重，因此銅損急劇增加。同時變壓器鐵心由于不能適應急劇變化    的磁通而導致鐵損急劇增加。

    ②諧波會影響表計的計量精度。從原理上進行分析：諧波源將其吸收的一部分電網電能轉變為諧波發送到電網 中去，因此電能表會將諧波能量當作發電來進行計算，從而導致計量誤差。對于機械式電能表還會由于高頻率諧波所產生的高頻渦流阻力而變慢。因為在高次諧波嚴重的情況下（例如中頻爐）會嚴重影響電能表的計量精度，導致莫名其妙的丟電現象。

    ③精密電子設備（包括電子式電能表）會被嚴重干擾，導致不能正常工作，甚至燒毀。

    ④所有接于電網中的設備的損耗都會增加，溫升增加。含有電容器的設備受影響最為嚴重，甚至可能導致設備損壞以及電容器爆炸等事故.

    ⑤電機類負荷由于諧波的逆序作用而導致輸出扭矩下降。

    ⑥繼電保護機構可能會由于諧波而產生誤動或拒動故障。

    當電網的諧波污染程度小于國家標準的規定時，通常不會對系統造成影響。隨著污染程度的增加，諧波的影響就逐漸顯現出來。在諧波嚴重超標的情況下，如果不進行諧波治理，往往會產生很嚴重的后果。　  諧波源的特性非常復雜，因為諧波的產生不僅僅取決于產生諧波的負荷本身，還與電網的短路容量、電網的組成形勢以及電網中的其他負荷的性質有關。因此濾波器無法做成定型產品，必須通過我司技術人員對諧波源現場情況的測試，然后根據現場測試結果進行專門設計。

    三、諧波治理的工作原理

    無源濾波器主要由濾波電容器,濾波電抗器等適當組合成LC濾波裝置,濾波器除起濾波作用外,還兼作無功補償作用.LC濾波器主要有調諧和濾波器,雙調諧和濾波器,高通濾波器,C型濾波器等.實際運用中根據諧波電流的分布及大小以及無功需求情況設計成幾組濾波器,每一組濾波器對應某一次諧波呈低阻抗,高通濾波器對截止頻率以上的諧波均呈現低阻抗,C型濾波具有調諧頻帶寬,損耗低的特點.濾波器的分組需進行精密計算,既要濾除主要的諧波電流,也要滿足無功補償要求,同時還要防止在某一詞整數次頻率下由于濾波器與系統阻抗發生并聯諧振而產生的諧波電流放大.本公司研發成功的無源濾波消諧無功補償裝置可根據每一用戶的具體特點快速合理地提供精確的濾波器設計。

    四、產品主要特點　

    1.針對用戶系統專門設計制造，可同時濾除2次到60次的諧波電流，濾波效果明顯(平均諧波電流消除率可達70-80%以上)。

    2.既能治理諧波又能補償無功，治理后諧波達到國家標準要求,并可節電10-30%。

    3.濾波裝置投入后用電質量可明顯改善，可改善沖擊負載引起的電流沖擊，減少電壓波動和抑制電壓閃變，提高穩定性，改善電壓質量。功率因數可提高到0.96以上，使用戶線損降低可提高配電變壓器的承載效率，濟效益明顯。

    4.采用高性能真空流接觸器投切各濾波支路，完善的控制系統，保護功能齊全，具有短路保護、過壓保護、過流保護等，運行可靠，操作簡單。

    五、諧波治理后帶來的好處

    1.安裝諧波治理裝置后，有效的降低了諧波電流，增加了變壓器的有效容量，可增加相應的帶載能力，減少擴容所需的投資。

    2.安裝諧波治理裝置后，可有效的降低變壓器的損耗，提高變壓器的安全運行系數，保證對諧波敏感的保護裝置和器件不發生誤動作。起到節能降耗的目的。

    3.節電率達10%～30%，諧波濾除率為70%～80%  減小集膚效應，熱損、銅損、鐵損、磁損、噪音大為下降，符合國家對能源節約和降耗的指示和可持續發展的要求。

    4.有效抑制諧波電流，10KV側滿足國標GB/T14549-93優化供電質量，避免因諧波造成的交流電波形畸變而造成電網計量具不準而被當地供電部門罰款。

   佛山市順德區光達電氣科技有限公司做為佛山市一家在電能質量、諧波治理、環保節能領域專業從事技術研究、產品制造、工程咨詢及整體解決方案設計的高新技術企業，設計的系列無源濾波消諧補償裝置，能夠有效解決諧波的危害。既能治理諧波又能補償無功，可徹底解決諧波污染及提高功率因素，經濟效益明顯。無源濾波消諧無功補償裝置采用世界上最先進的諧波治理技術，可同時濾除2次到60次的諧波電流；校正能力<5％ THDi. 無源濾波補償是實際應用最多、效果較好、價格較低的解決方案，它包括三種基本形式：串聯濾波、并聯濾波和低通濾波(串并混合)。其中串聯濾波主要適用于三次諧波的治理；低通濾波主要適用于高次諧波的治理；并聯濾波是一種綜合裝置，它可濾除多次諧波，同時提供系統的無功功率，是應用最廣泛的電源凈化濾波裝置，深受廣大客戶的好評。

    為便于各企業對該項技術和節能措施的咨詢，技術咨詢： 電話：0757-22227758 傳真：0757-22227748。