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1、電力系統(tǒng)諧波管理和抑制探究 【摘要】文章探討了電力系統(tǒng)中的諧波電流的來源、危害，對其的管理標準進行分析，最后提出幾種有效抑制諧波的技術措施，更好地提高電力輸電的質(zhì)量，促進電力系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性?！娟P鍵詞】電力系統(tǒng)；諧波管理；抑制措施；安全穩(wěn)定1前言當前電力技術取得較大進步，工業(yè)中的整流負荷、電弧爐與變頻調(diào)速裝置等設備技術得到廣泛應用促進了經(jīng)濟的快速發(fā)展。然而在接到電力系統(tǒng)的過程中，也可產(chǎn)生諧波，影響到供電的質(zhì)量，導致供電的電流出現(xiàn)畸變；此外還可威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全穩(wěn)定。為此分析電力系統(tǒng)諧波的管理問題，采取有效抑制措施進具有重要的意義。2諧波概述諧波作為正弦波分量，指
2、的是對非正弦電量（周期性的）采用傅里葉級數(shù)進行分解超過基波頻率電流所產(chǎn)生的電量；其的頻率是基波頻率的整數(shù)倍，并且各個諧波的頻率與幅值以及相角各不相同。2.1諧波的產(chǎn)生6產(chǎn)生諧波主要有以下原因：發(fā)電時由于發(fā)電機的結構與接線不合理，出現(xiàn)畸變電壓或者是頻率漂移，或者是電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)存在低頻、振蕩等現(xiàn)象，增加了諧波的含量。同時較多的用電設備投入使用、同輸電或配電的設備出現(xiàn)異常，加上大量的非線性的電力設備與元件的使用。例如使用各種變流器、整流設備、交流或直流的設備、逆變閥、整流閥等設備均可導致諧波。2.2諧波的危害諧波可對電力的生產(chǎn)、傳輸以及使用效率產(chǎn)生重要影響，導致電力設備的過熱或者產(chǎn)生振
3、動以及噪聲以及引起設備的故障以及燒毀現(xiàn)象。同時諧波可導致整個供電系統(tǒng)的電壓出現(xiàn)畸變、增加電設備的損耗、增加輸電線路的網(wǎng)損速度，有效縮短了輸電線的使用年限；造成安全自動以及繼電保護等裝置出現(xiàn)紊亂，使得裝置出現(xiàn)拒動或者誤動等現(xiàn)象，最終導致引電力計量出現(xiàn)誤差。此外諧波還可對通信系統(tǒng)造成干擾，導致?lián)Q流的裝置無法正常工作，浪費電能，降低裝置運行的可靠性。嚴重時還將威脅到人身安全，因此應對諧波問題進行有效的抑制。3諧波的管理應對諧波問題進行有效的管理，由于用戶用電或者是電網(wǎng)等原因?qū)е码娔艿馁|(zhì)量未達到國家的標準時，應根據(jù)：“誰干擾誰污染誰治理”原則進行處理。我國于制定并且頒布規(guī)定《電力系統(tǒng)諧
4、波管理暫行規(guī)定》（1984年）、國標GB/T14549-1993《電能質(zhì)量6公用電網(wǎng)諧波》（1993年3月1日）的標準。此外標準也將不同的諧波源進行疊加后的計算方法、對不同電網(wǎng)電壓中總諧波的畸變率以及用戶注到電網(wǎng)內(nèi)諧波的電流容許值等方面進行考慮；同時還可對公用電網(wǎng)內(nèi)的諧波起到有效的限制作用。1998年我國發(fā)布標準GB17625.1-1998，即《低壓電氣及電子設備發(fā)出的諧波電流限值（設備每相輸入電流≤16A）》，對準備接到公用的低壓配電系統(tǒng)內(nèi)的電子設備、電氣等可能出現(xiàn)的諧波限值進行規(guī)定與限制。比如對調(diào)光裝置的照明設備、便攜式的電動工具以及輸入的電流等方面進行了規(guī)定，對于特殊波形
5、的定義中，設備的有功功率應該控制在600W設備以下。與此同時，還對試驗電路以及測量的設備要求、試驗條件以及試驗的電源要求等內(nèi)容進行了限定。4諧波的抑制4.1電容器的回路中串接電抗器形成濾波器該方式為國內(nèi)外通常抑制諧波廣泛使用的方法，通過組成對n次諧波的串聯(lián)諧振回路，進而較好地形成濾波器的形式。即Un=In×Zn×（XL（n）-XC（n））/Zn-（XL（n）-XC（n）），假設XL（n）=XC（n），那么Un為0，表示母線n次諧波中的電壓已經(jīng)被抑制了。此外可算出串接電抗器中的電抗值；串聯(lián)的諧振則有XL（n）=XC（n），即n×XC（1）=XC（1）/n，XL6（1）=XC（1）
6、/n2，表明串聯(lián)電抗中基波值作為基波容抗的1/n2，設n為5或7時可得1/52=0.11；1/72=0.02；簡單系統(tǒng)圖（a）與n次諧波電路圖（b）如下所示。4.2無源交流濾波器無源交流濾波器主要是由電阻元件、電感元件以及電容元件根據(jù)參數(shù)進行配置成具有拓撲結構的濾波裝置，并且采用LC諧振的回路將諧波電流進行消除。交流濾波器的工作原理中，當諧振的頻率與某一高次中諧波電流的頻率一致時可有效將該次諧波的電流進行濾除，預防諧波電流進流入電網(wǎng)中。In表示用戶諧波源的電流；Zn表示系統(tǒng)諧波的阻抗，此外諧波中的電阻較小可忽略不計；此外Usn表示系統(tǒng)中諧波的恒壓源；XDn與RDn表示的是母線上
7、除了諧波源之外負載等效的諧波電抗與電阻，如下圖所示。4.3有源電力濾波器6采用有源電力濾波器可有效抑制電力系統(tǒng)的諧波，待斷路器進行合閘之后，APF先經(jīng)過預充電的電阻進行電容器的充電，由此一來可有效預防通電后因瞬間電流對電容器產(chǎn)生沖擊。與此同時直流電容屬于儲能的元件，利用逆變器IGBT與內(nèi)部的電抗器輸出補償?shù)碾娏饕蕴峁┠芰?；APF利用外部互感器進行電流信號的采集，進而將電流信號送到抑制PCB諧波的分離模塊中，使得模塊可對基波成分進行分離，把諧波成分有效送到調(diào)節(jié)模塊與監(jiān)測模塊內(nèi)。模塊將會把采集的
