通过谐波治理提高电能质量的措施探讨

熊启礼

广西工联工业工程咨询设计有限公司

摘要：近年来社会各界不仅对电力资源的需求量逐渐提升，对电力质量的要求也不断提高，这也极大的促进了电力企业电网建设的完善。谐波是污染电网的重要因素，也是影响电能质量的关键，为了最大限度降低谐波对电能质量的影响，必须全面意识到谐波的危害，掌握其检查方法，并结合实际，采用合理的谐波治理手段，全面提升电能质量，满足社会发展需求，下面对此进行分析。

关键词：谐波；治理；电能质量；提高

前言

对于谐波，是电力系统中周期性电气量正弦波分量，谐波的频率是基波频率的整数倍。电网系统中，谐波的产生原因在于整流器、变频器、电弧炉等非线性负载，由于谐波电流、谐波电压会对用电设备、电网、电能质量带来极大危害，所以在日常工作中，必须加强对谐波的治理，减少谐波干扰，保证电网系统的正常工作。

1.谐波治理的意义

进入新世纪以后，随着国家对电力这一基础性民生行业重视力度的提升，电网、电源建设获得了显著成效，电能供需矛盾持续缓解，极大的促进了我国国民经济建设。近年来，随着社会各界需求的提升，电能质量逐渐成为新的电力供需双方矛盾。对企业而言，电能质量不达标，就会极大的影响到其正常生产，造成巨大损失；对居民而言，电能质量不达标，则会对其日常生活带来诸多不便。谐波是影响电能质量的重要因素之一，谐波的产生会引起电力设备使用寿命缩短、电子元件误动作、电网设备功率损失加重、继电保护功能下降等，所以在实际中，注重谐波治理，降低谐波污染，不仅能极大的促进电能质量提升，同时还可以有效的提升电网运行安全、稳定，保证电网系统的持续运行。

2.谐波的危害及检测方法

2.1谐波的危害

谐波的危害主要表现在以下几个方面：（1）谐波电流的不稳定性会导致工业生产、电机旋转磁场相互作用，从而造成电机震动，对电机设备造成破坏，甚至会危害到他人生命安全。同时谐波电流会造成电子线路设备不稳定，影响到正常使用。（2）谐波电流会影响到继电保护装置的正常使用，引起继电保护装置误动作。同时谐波还会降低电能的生产、传输、使用效率，造成电气设备过热、产生振动，缩短了设备使用寿命。（3）谐波电流会对测量仪表的正常使用带来影响，引起计量失误，并对通信线路造成干扰，出现电能计量混乱。

2.2谐波的检测方法

谐波电流的检测方法、精确度会对有源滤波器的滤波补偿效果带来直接的影响，所以，在研究有源滤波器滤波补偿的相关问题时，必须选择科学、准确的谐波检测方法。就目前而言，对谐波电流进行检测的方法主要有建立在有功分离基础上的谐波检测方法、建立在瞬时无功理论上的检测方法、建立在傅立叶变换上的频率分析法、建立在神经网络基础的谐波检测方法、建立在小波分析基础上的谐波检测方法、建立在现代控制理论上的谐波检测方法、带阻滤波器检测方法等。在这些检测手段中，建立在瞬时无功理论上的检测方法对检测三项电路谐波值的效果比较好，并且不会受到负荷、电网参数等的影响，所以应用比较广泛。

3.谐波对电能质量的影响

3.1对电磁式电能表质量的影响

对于电磁式电能表，其工作原理是在电压、电流、相位的相互作用下，产生电磁转矩，以此带动圆盘转动。一般情况下，电磁式电能表的工作频率是50Hz，其只能对一定基波、一定频率的电能进行计量。在电网系统中，如果出现严重的谐波，电磁式电能表就无法对高谐波产生的电能进行计量，在这种情况下，电能计量会出现极大误差。

3.2对互感器的影响

从电能与谐波电压幅值、电能与相位差、电能与电流幅值之间的关系可以发现：（1）在计量系统中，安装电磁式互感器，同时电磁式互感器装置出现的谐波频率没有达到2kHz，这时电压互感器的二次侧电压会降低，而相位也比较滞后；将感应式互感器安装在需要计量的系统中，并且电网中的谐波频次不少于25次，那么电能表几乎不做计量。（2）在计量系统中，安装电子式互感器，那么谐波对电能表工作的影响就代表着其对电能计量结果的影响；将电容式互感器安装在计量系统中，当装置的二次侧谐波电压是谐波电压的3倍，就会对电能表计量带来极大的影响。

3.3对电子式电能表计量的影响

电子式电能表的工作原理、结构都与电磁式电能表有一定差异，一般情况下，电子式电能表主要是对用电用户的供电电流、电压进行采样，然后对采样到的电流、电压信号进行系统化处理，从而以数字显示的形式表现出来。由于在工作中电子式电能表对元器件质量、谐波频率、运作环境具有很强的敏感性，当运作条件不能满足其正常设定要求后，就会产生一定误差。

4.谐波治理提升电能质量的策略

4.1安装滤波器

安装滤波器是治理谐波的有效手段之一，目前常用的滤波装置有：（1）无源滤波器，主要由电阻器、电抗器、电容器构成，具有运行可靠、结构简单、投资低、效率高等优势，能形成低阻抗通道阻滞高次谐波，同时无缘滤波器还具备无功补偿的作用。需要注意的无源滤波器只能消除特定的几次谐波，有的时候还会放大某些次谐波。（2）有源滤波器，其具有对无功、谐波、负序分量实时补偿的特点，其运行中会承受电网的基波电压，会加大逆变器容量，其成本比较高。（3）混合滤波器，主要是将有源滤波器和无缘滤波器组合在一起，发挥两者的优势。

4.2改造电容器，降低电流波形

在实际中可以结合电网频率增加，电容性电抗减少的特点，进行电容器改造。电容器本身对供电电压谐波分量十分敏感，即便是很小的谐波电压也会引起较大的电流进入电容回路，在这种情况下，如果电容器组、电力系统连接的电抗自然频率与特定谐波接近，就会引起局部谐振的现象。因此，可以在配电网中安装谐波抑制电抗器、并联谐波滤波器等，进行电容器改造，同时要在配电网中通过合理的手段，降低电流波形，防止电流出现畸变，达到科学降低电流谐波的目的。

4.3加强宣传及管理

电力企业应该加强宣传，引导全体员工意识到谐波的危害，全员树立谐波治理意识。要定期对电力系统各变电站母线电压畸变率进行检测，掌握谐波对电网的污染情况，并对其发展趋势进行预估，制定相对应的解决策略。对于重谐波源用户，要加强检测，安装相应的谐波在线检测装置，一旦出现谐波超出预设值，要及时进行处理，全面降低谐波带来的危害。

总结

综上所述，伴随着科学技术的进步及社会发展的进步，电能质量对社会生产、人们生活的影响越来越大。在电网运行中，谐波不仅会影响到电网的安全、稳定、优质运作，同时还会极大降低电能质量，因此在实际中，必须对谐波有清醒的认识，注重谐波治理，加强管理，全方位降低谐波污染，提升电能质量。

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