低压配电系统谐波电流影响研究及抑制措施

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1、低压配电系统谐波电流影响研究及抑制措【摘要】在非线性电气设备运行中时常会产生谐波电流，若没有得到有效的处理，会直接影响到低压配电系统的运行安全。本文介绍了低压配电系统谐波电流的危害和现状，结合谐波特点分析了谐波电流对低压配电系统的影响，并提出一些有效的抑制措施。【关键词】低压配电系统；谐波电流；电容器；抑制措施随着我国社会经济建设步伐的不断加快，科学技术水平得到进一步的提高，开关电源、整流器和变频器等非线性电气设备使用越来越频繁，对供电系统的电能质量要求有所提高。在非线性电气设备运行过程中势必会产生谐波电流，这不仅影响到配电系统本身的正常运作，而且也会影响

2、到其他电气设备的安全。谐波电流导致电气设备异常和事故有逐年增长的趋势，已成为了低压配电系统的一大公害。因此，如何降低谐波对配电系统的危害成为了技术人员急需解决的问题。本文分析了谐波电流对低压配电系统的影响，寻找有效的抑制措施解决谐波危害，保证配电系统的正常运行。1.谐波的危害理想的电网提供的电压应该是标准频率和规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现使用电设备所处的环境恶化，对用电设备和通信系统带来了很大的危害，由谐波引起的设备故障不断发生。1.工厂低压配电系统谐波的现状在工厂中强电、弱电多个系统并存，高压（35kV、6kV）.低压（380V、220V、2

3、4V）多种电压等级并存，交流、直流多种供电制并存，所以有效抑制谐波电流创造更好的电磁兼容环境，是保证生产流程正常运转的首要任务。工厂内存在大量的非线性电气设备，归纳起来有以下几种。2.1变配电室直流屏在工厂内有变配电室自用电的直流屏、6kV变电所操作系统的直流屏。此类设备含有高频开关整流（三相桥）模块、充电器等，所以会产生谐波电流，主要产生5次及7次谐波电流。2.2电解整流系统工厂内存在电解铅整流系统，包括ZHSZK-1600型6kV整流变压器及KIIS-8000A/135V型大电流整流柜等设备，其采用三相双反星形桥式整流方式，产生大量的5、7次甚至更高次

4、的谐波电流。2.3风机、水泵用变频器和软起动器功率较大的风机和水泵电机均配置了变频器或软起动器，以达到改善起动条件及运行节能的要求。变频器及软起动器主要采用三相桥式整流（6脉冲），主要产生5次或7次谐波电流。2.4弱电系统电源工厂内弱电系统很多，有设备控制系统（PLC控制）、厂区通信系统、厂区监控系统等。其中许多电子设备均使用开关模式电源，从而使各弱电系统内产生大量的3次及高次谐波。2.5气体放电灯（高压钠灯、荧光灯等）及镇流器为满足照明节能及照度要求，厂内各类办公室多采用荧光灯，厂房构筑物大都采用高压钠灯，厂区道路照明大都采用节能灯或高压钠灯。上述荧光灯

5、、高压钠灯、均为气体放电灯，电路中含有电弧，电弧的负阻特性（电弧电阻随电流增大而急剧减小）产生谐波电流。这些光源的电子镇流器功耗低，可提高光源寿命，所以在厂内的照明系统中大量使用。电子镇流器在整流后，再将直流逆变为高频交流电，在此过程中产生谐波。高压钠灯、荧光灯和镇流器主要产生3次谐波电流。2.6检修电源厂内的检修作业，难免产生电弧。电弧的负阻特性会产生谐波电流，但由于产生电弧的检修工作时间很短，对电网影响不是很大。1.谐波电流对低压配电系统造成的影响3.1变压器谐波电流使变压器铁损、铜损增加，同时使温度上升并产生噪声。变压器损耗的加大，会使绝缘介质老化加

6、速、寿命缩短。由于谐波电流的存在，变压器额定容量可能会加大，从而使变压器利用率降低，增加了建设成本。低压配电系统中，配电变压器均采用△/#型接线方式，这给零序谐波（3次及3次的整数倍次谐波）在变压器一次侧绕组内提供了环流通路，从而抑制了3次谐波向电源端的传导。但变压器的这种接线方式并不能阻止其他频率谐波传到电源端，而且无论谐波电流是否被传到电源端，所有的谐波电流均会使变压器损耗加大。3.2电动机谐波电流会使电动机损耗增加、利用率降低。电动机损耗的增加使线圈温度上升并使电动机寿命降低。尤其是负序谐波对电动机产生的影响及危害会更大。谐波相序的划分，它表示了电动

7、机中相对于基波磁场的旋转方向。由表1可见5次、11次等谐波便是负序谐波，它所产生反方向的旋转磁场会使电动机的转矩下降，它和正序分量一起会使电动机产生抖动，随之产生噪声。谐波电流使电动机功率下降，要保证电动机输出功率，就需增加输入电流，从而造成功率损失，温度上升。3.3电容器为提高功率因数及配电变压器的利用率，工厂各车间的6/0.4kV降压变配电室0.4kV母线上都设置了电容器补偿柜。由于并联电容器容抗随电流频率的增加而减小，电容器组对谐波电流的低阻抗特性表现出了对谐波的吸收作用，所以电容器组具有一定的滤波作用。谐波电流的存在可能会使电容器过流发热，甚至击穿

8、绝缘。尤其是当发生某一谐振时，谐波电流会很高，情况更为严重。目前电