浅谈电网谐波的产生及抑制

２０１０年第４期（总第１４８期）　应用能源技术　３３　浅谈电网谐波的产生及抑制　赵迹　（哈尔滨投资集团有限责任公司）　摘要：着重阐述了电网谐波的产生，分析了可能出现的危害，并提出了如何抑制谐波技术。　关键词：电网谐波；产生；抑制　中图分类号：ＴＭ７１５　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—３２３０（２０１０）０４—０００１一Ｏ３　Ｏｎ　ｔｈｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ＺＨＡＯ　Ｊｉ　（Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｒｂｉｎ　１５０００１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｈａｚａｒｄｓ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｓｕｐｐｒｅｓｓ　ｈａｒｍｏｎｉｃ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｗｅｒ　ｈａｒｍｏｎｉｃ；Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　１　电网谐波的产生　动，从整流器的输出端看，每相电流波形为矩形　１．１电源本身谐波　波，不是正弦波，利用傅氏级数展开式展开周期的　由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面　矩形波形，可以看到除了工频正弦波（５０Ｈｚ基波）　的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波。因此，产生　外，叠加了一系列高次波形——谐波。应该说电　的感应电动势也会稍稍偏离正统电动势，即所产　动机采用变频器进行调速，可以高水平完成调速　生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电　外，也可以节省大量电能（近３０％），但如前面分　析，变频调速过程中要产生高次谐波，即形成高次　源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。　谐波污染，造成厂区的电视、音响系统不正常工　１．２　由非线性负载所致谐波　作，还要干扰二次仪表——压力、流量、可编程控　（１）非线性负载。谐波产生的另一个原因是　制器及智能控制器正常工作，谐波还要使变压器、　由于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载　电动机、电容器及电抗器产生过热。⑥电弧炉运　上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线　行引起电压波动。　性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了　２谐波的危害　谐波。　２．１污染公用电网　（２）主要非线性负载装置。①开关电源的高　如果公用电网的谐波特别严重，则不但使接　次谐波；②变压器空载合闸涌流产生谐波；③单相　人该电网的设备（电视机、计算机等）无法正常工　电容器组开断时的瞬态过电压干扰；④电压互感　作，甚至会造成故障，而且还会造成向公用电网的　器铁磁谐振过电压；⑤整流器和逆变器产生的谐　中性线注人更多电流，造成超载、发热，影响电力　波电压、电流。整流器的作用将交流电转成直流　正常输送。　电，而逆变器是将直流电转变成交流电。其电路　２．２影响变压器工作　中的二极管视为理想二级管；即正向阻抗接近零，　谐波电流，特别是３次（及其倍数）谐波侵入　反向阻抗无穷大。因此，只允许电流单方向流　三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使　绕组发热。对Ｙ形连接中性线接地系统中，侵入　收稿日期：２０１０一Ｏ１—１８　修订稿日期：２０１０—０２—１０　变压器的中性线的３次谐波电流会使中性线　作者简介：赵迹（１９７２～），大学本科，研究内容：供热管网、　发热。　电网的运行及管理　应用能源技术　２０１０年第４期（总第１４８期）　２．３影响继电保护的可靠性　如果继电保护装置是按基波负序量整定其整　定值大小，此时，若谐波干扰叠加到极低的整定值　上，则可能会引起负序保护装置的误动作，影响电　力系统安全。　２．４加速金属化膜电容器老化　在电网中金属化膜电容器被大量用于无功补　偿或滤波器，而在谐波的长期作用下，金属化膜电　容器会加速老化。　２．５增加输电线路功耗　如果电网中含有高次谐波电流，那么，高次谐　波电流会使输电线路功耗增加。　如果输电线是电缆线路，与架空线路相比，电　缆线路时地电容要大１Ｏ倍一２０倍，而感抗仅为　其１／３～１／２，所以，很容易形成谐波谐振，造成绝　缘击穿。　２．６增加旋转电机的损耗国际上一般认为电动　机在正常持续运行条件下，电网中负序电压不超　过额定电压的２％，如果电网中谐波电压折算成　等值基波负序电压大于这个数值，则附加功耗明　显增加。　２．７影响或干扰测量控制仪器、通讯系统工作　例如，直流输电中，会产生３　ｋＨｚ一１０　ｋＨｚ高　频噪声，会干扰电力载波通信的正常工作。　３　谐波抑制技术　３．１整机电源需留有较大贮备量　为了使测量、控制装置能满足负载较大变化　范围，因此在设计整机电源时，可给予较大贮备　量，一般选取０．５倍～１倍余量。　３．２对干扰大的设备与测控装置采用不同相线　供电　因为ｉ贝０量、控制装置的许多干扰是由电源线　窜人的，因此在规划供电线路时，对干扰大的设备　与测控装置采用不同相线供电。　３．３将测量、控制装置的供电与动力装置的供电　分开　因为动力装置的负荷变动大，测量、控制、微　机及电视机的负荷小，动力装置产生的干扰大，供　电电源分开后，测量、控制、微机及电视机的电源　与动力装置的电源相互隔离，可以大大减少通过　电源线的干扰。　３．４其余抑制高次谐波的技术　（１）开关电源干扰的抑制技术。一般采用的　办法是：电源滤波、屏蔽及减少开关电源本身干扰　能量。　采用电源滤波器，电源滤波器可以阻止电网　中的干扰进入开关电源，也可以阻止开关电源的　干扰进入电网。　屏蔽技术可以有效地防止向外辐射干扰。　减少开关电源本身干扰，利用改善线圈绕制　工艺，确保绕组之间紧密耦合，以减少变压器漏　感。还可以在高频整流二极管上串人可饱和磁芯　线圈，利用流过反向电流时，因磁芯不饱和而产生　的较大电势阻止反向电流上升。　（２）变压器空载合闸涌流抑止方法。合闸后　磁通立即进入稳定状态，理论上可以避免冲击通　流过程。　（３）抑制单相电容器组开断瞬态过电压方　法。如果采用选相断路器投切电容器，则可以消　除或大大降低投切电容器产生的瞬态过电压，从　而使接线在母线上的电力电子调速系统可以稳定　地工作，按在母线上的其余设备也可以受过电压　干扰的影响。　（４）抑制电压互感器铁磁谐振方法。其方法　是要使它脱离谐振区，采用中性点不接地的电压　互感器或采用电容分压器可以从根本上避免铁磁　谐振。　（５）抑止整流和逆变产生的谐波。①在变频　器前加装电源滤波器；②变频器的电源电缆采用　屏蔽电缆，屏蔽电缆穿铁管并接地，输出电缆也穿　铁管并接地，屏蔽层应在接变频器处和电机处两　端都接地。　（６）抑止电弧炉运行时的干扰。①在合适地　段加入电容补偿装置，补偿无功波动；②可以重新　安排供电系统。　４　结束语　随着非线性电力设备的广泛应用，电力系统　中谐波问题越来越严重。一方面造成了电力设备　的损坏，加速绝缘老化；另一方面也影响了计算　机、电视系统等电子设备正常工作，直接扰乱了人　们的正常生活。　谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制　造商，谐波问题已引起人们的高度重视。应合理　规划电网，电力电子设备（特别一次设备）应符合　电磁发射水平，电子设备、电子仪器应满足电磁兼　容性要求。　参考文献　［１］　贾满乾．电网谐波的危害及抑制技术［Ｊ］宁夏电　力，２００３年（１１）．　［２］　李杰珍．电力谐波对电网的危害［Ｊ］四川电力技　术，２００６年（５）．　［３］　徐伟．低压电网谐波的治理［Ｊ］电力工程应用．