电力系统谐波管理和抑制探究

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1、电力系统谐波管理和抑制探究　　【摘要】文章探讨了电力系统中的谐波电流的来源、危害，对其的管理标准进行分析，最后提出几种有效抑制谐波的技术措施，更好地提高电力输电的质量，促进电力系统运行的安全性与稳定性。【关键词】电力系统；谐波管理；抑制措施；安全稳定1前言当前电力技术取得较大进步，工业中的整流负荷、电弧炉与变频调速装置等设备技术得到广泛应用促进了经济的快速发展。然而在接到电力系统的过程中，也可产生谐波，影响到供电的质量，导致供电的电流出现畸变；此外还可威胁电力系统的稳定与安全稳定。为此分析电力系统谐波的管理问题，采取有效抑制措施进具有重要的意义。2谐波概述谐波作为正弦波分量，指

2、的是对非正弦电量（周期性的）采用傅里叶级数进行分解超过基波频率电流所产生的电量；其的频率是基波频率的整数倍，并且各个谐波的频率与幅值以及相角各不相同。2.1谐波的产生6产生谐波主要有以下原因：发电时由于发电机的结构与接线不合理，出现畸变电压或者是频率漂移，或者是电网系统内存在低频、振荡等现象，增加了谐波的含量。同时较多的用电设备投入使用、同输电或配电的设备出现异常，加上大量的非线性的电力设备与元件的使用。例如使用各种变流器、整流设备、交流或直流的设备、逆变阀、整流阀等设备均可导致谐波。2.2谐波的危害谐波可对电力的生产、传输以及使用效率产生重要影响，导致电力设备的过热或者产生振

3、动以及噪声以及引起设备的故障以及烧毁现象。同时谐波可导致整个供电系统的电压出现畸变、增加电设备的损耗、增加输电线路的网损速度，有效缩短了输电线的使用年限；造成安全自动以及继电保护等装置出现紊乱，使得装置出现拒动或者误动等现象，最终导致引电力计量出现误差。此外谐波还可对通信系统造成干扰，导致换流的装置无法正常工作，浪费电能，降低装置运行的可靠性。严重时还将威胁到人身安全，因此应对谐波问题进行有效的抑制。3谐波的管理应对谐波问题进行有效的管理，由于用户用电或者是电网等原因导致电能的质量未达到国家的标准时，应根据：“谁干扰谁污染谁治理”原则进行处理。我国于制定并且颁布规定《电力系统谐

4、波管理暂行规定》（1984年）、国标GB/T14549-1993《电能质量6公用电网谐波》（1993年3月1日）的标准。此外标准也将不同的谐波源进行叠加后的计算方法、对不同电网电压中总谐波的畸变率以及用户注到电网内谐波的电流容许值等方面进行考虑；同时还可对公用电网内的谐波起到有效的限制作用。1998年我国发布标准GB17625.1-1998，即《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流≤16A）》，对准备接到公用的低压配电系统内的电子设备、电气等可能出现的谐波限值进行规定与限制。比如对调光装置的照明设备、便携式的电动工具以及输入的电流等方面进行了规定，对于特殊波形

5、的定义中，设备的有功功率应该控制在600W设备以下。与此同时，还对试验电路以及测量的设备要求、试验条件以及试验的电源要求等内容进行了限定。4谐波的抑制4.1电容器的回路中串接电抗器形成滤波器该方式为国内外通常抑制谐波广泛使用的方法，通过组成对n次谐波的串联谐振回路，进而较好地形成滤波器的形式。即Un=In×Zn×（XL（n）-XC（n））/Zn-（XL（n）-XC（n）），假设XL（n）=XC（n），那么Un为0，表示母线n次谐波中的电压已经被抑制了。此外可算出串接电抗器中的电抗值；串联的谐振则有XL（n）=XC（n），即n×XC（1）=XC（1）/n，XL6（1）=XC（1）

6、/n2，表明串联电抗中基波值作为基波容抗的1/n2，设n为5或7时可得1/52=0.11；1/72=0.02；简单系统图（a）与n次谐波电路图（b）如下所示。4.2无源交流滤波器无源交流滤波器主要是由电阻元件、电感元件以及电容元件根据参数进行配置成具有拓扑结构的滤波装置，并且采用LC谐振的回路将谐波电流进行消除。交流滤波器的工作原理中，当谐振的频率与某一高次中谐波电流的频率一致时可有效将该次谐波的电流进行滤除，预防谐波电流进流入电网中。In表示用户谐波源的电流；Zn表示系统谐波的阻抗，此外谐波中的电阻较小可忽略不计；此外Usn表示系统中谐波的恒压源；XDn与RDn表示的是母线上

7、除了谐波源之外负载等效的谐波电抗与电阻，如下图所示。4.3有源电力滤波器6采用有源电力滤波器可有效抑制电力系统的谐波，待断路器进行合闸之后，APF先经过预充电的电阻进行电容器的充电，由此一来可有效预防通电后因瞬间电流对电容器产生冲击。与此同时直流电容属于储能的元件，利用逆变器IGBT与内部的电抗器输出补偿的电流以提供能量；APF利用外部互感器进行电流信号的采集，进而将电流信号送到抑制PCB谐波的分离模块中，使得模块可对基波成分进行分离，把谐波成分有效送到调节模块与监测模块内。模块将会把采集的