也谈供配电系统的谐波治理

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1、也谈供配电系统的谐波治理：电能质量的好坏，直接影响工业产品的质量。评价电能质量有几方面标准，其中一方面就是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。本文详细分析了供电系统谐波产生的原因，并提出了合理的解决方法，取得了良好的效果。　　关键词：供配电系统；波形畸变；谐波电流；治理措施　　　　前言　　配电变压器运行时有一种电能损耗源是谐波电流，其在系统中流动会使变压器、配电设备及导线发热，由此产生电能损耗。另外，谐波电流会导致谐波电压的产生，从而引起高次谐波电压畸变。我国颁布的GB/T14549-93《电

2、能质量·公用电X质量》标准中对高次谐波电压(相电压)限值有严格规定：额定电压为0.38kV的电X中，电压总谐波畸变率不得超过5.0%，各次谐波电压含有率的奇次不得超过4.0%，偶次不得超过2.0%。同时还规定高次谐波电压对电X的冲击持续的时间不超过2s，且两次冲击之间的间隔时间不小于30s。　　一供配电系统中的谐波现象　　如某大型企业的10/0.4kV变配电系统是由第一、第二两个变电所组成。两个变电所都是采用两台变压器分列运行方式，如图1所示。第二变电所的二号变压器由10kV高压304断路器控制，0.4kV低压由11DP输出总屏控制，

3、10DP为与一号变压器输出的I段母线的联络开关，12DP、13DP为电容补偿屏，14DP～22DP为低压馈电线路控制屏。图2所示为14DP供电线路的高次谐波电流百分比含量曲线图(上曲线)。从零时至第二天零时的一昼夜中，高次谐波电流含量一般都在10%～50%之间徘徊，而且三相中以B相含量为最高。高次谐波电压百分比含量(下曲线)，多次电压突破5%，达到6%的含量。　　　　　　图3所示为15DP供电线路的高次谐波电流百分比含量曲线图（上曲线）。从零时至第二天零时的一昼夜中，只要线路有负荷就有谐波电流的存在，最少都有5%以上的含量，负荷高峰时

4、可达30%～45%。高次谐波电压百分比含量（下曲线），多次电压突破5%，达到6%的含量。从配电所的NS6000后台系统检测的数据可看到：配电所的供电电力系统中，存在大量的高谐波电流，由此引起的高次谐波电压的含有量（特别是奇次谐波含有量）远远超过了标准限值，电压总谐波畸变率特别高，而且谐波电压对本系统的冲击持续时间长，间隔时间短，有时NS6000后台系统也根本无法检测到每次冲击的时间间隔，即这种冲击长时间地停留在供配电X络中。　　　　二供配电系统谐波的产生　　从波形图上可以看出，谐波电流的含量已经超标，这必将导致系统的谐波电流出现高的畸

5、变率。而以上两路输出线路的高次谐波电压的含量虽然不是很高，但是由于每条线路都在不同时间段存在不同程度的超高，这会使低压输出的各个分支X络的高次谐波电压在相同时间或不同时间段内不断大量涌入整个低压供电系统，导致系统的谐波电压的叠加，使谐波电压含量增加、谐波电压畸变率增大。严格地讲，电力X络中的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。发电机是由三相绕组组成的，由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，

6、发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。输电和配电系统中存在大量的电力变压器，其励磁电流的谐波含有率与它的铁磁饱和程度直接相关。正常运行时，电压接近额定值，铁芯工作在轻度饱和范围，此时谐波不大。但在一些特殊运行方式下(如夜间轻负荷期间)，运行电压偏高，导致铁芯饱和程度较严重，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。另外，由于经济原因，变压器所使用的磁性材料通常在接近非磁性材料或在非磁性材料区域运行。在这种情况下，即使所加的电压为正弦波，变压器的励磁电流也

7、是非正弦的；如果励磁电流是正弦波，则电压就是非正弦波，从而产生谐波。用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。高含量的谐波电压是导致电压总谐波畸变的直接原因。为以上分析的各断路器供电的设备全为大型胶印设备，装机容量大，感应电动机多，变压器多，直流设备也多，为1DP-B所供电的设备的大功率的交流变频调速的电动机装机容量超过300k].北京：中国电力出版社，2007.