电力系统谐波特点及控制

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1、电力系统谐波特点及控制摘要从电力系统谐波、电网污染和综合治理的工程实际问题出发，通过对国内外发展动态的分析和对当前普遍关注的研究课题的综述，探讨了综合治理谐波的规律与方法，并提出了在应用基础研究方面的若干建议。关键词电力系统谐波电网污染综合治理0概述80年代以来，电力电子学已逐渐成为一门新兴交叉边缘科学，与此相对应的现代电力电了技术也得到迅速发展。以计算机技术和功率半导体制造技术为基础和先导，开关器件功率处理能力和切换速度有了显著提高，电力电子装置的工业市场和应用领域正在不断扩大，越来越多的电气用

2、户对取用的电能形态和功率流动的控制与处理提出了新的要求。因此，合理开发利用能源已成为当今世界共同关心的问题。电力电子技术在上述现实需求中正发挥着日趋重要的作用。但是，由于电力电子装置是一种非线性时变拓扑负荷，由其造成的谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的危胁，给周围电气环境带来极大影响，被公认为电网的一大公害。因此，电力系统谐波及其治理的研究已经严峻地摆在了电力科技工面前。本文围绕这一关键问题，通过对电力谐波的认识与分析，从国际性的能源和环境问题出发，从污染和防治的关系考虑，探讨了综合

3、治理的方法，并提出了若干建设。1电力系统谐波研究的重要性和必要性在传统电力系统中正弦波形被畸变的现象早已存在，由于其功率相对不大，因而危害并不明显。可是现代电力系统对电能形态提出了新的要求，具体表现为借助电力电子装置引入功率变换技术，对功率电子的流动进行通断控制，以满足用户对频率、电压、电流、波形及相数的要求。还需注意到，随着超大容量的电力电子装置的使用，现代电力系统正试图将其快速、实时可控性应用于电网的电能输送及运行（例如，我国投运了正负500KV、1200MI）。并且随着功率变换装置容量的不断

4、增大、使用数量的迅速上升和控制方式的多样性等，电力电子装置的潜在负作用日益突出。由于谐波问题逐渐被人们认识和了解，因此对其产生的原因、计算方法的分析、危害与影响的机理、测量与评估标准的制定，以及综合治理的实施等方面的探索也在不断深入。人们发现电力系统谐波做为电工学科的一个分支技术，还广泛渗透和交叉在其它相关学科领域中，是一门新兴的跨学科的学问和尚待加强的重点研究方向。近年来，全世界科技界普遍关注着被称为世界性的两大问题，即能源（节能、合理开发和应用）和环境（意识、改善和环境保护）。电力工业是一个生

5、产最佳能源产品（电力的生产、输送、分配、转换同时进行）的大系统。如何符合用电负载需求进行有效的能量转换，确已成为当今电力系统日益关注的焦点。而原有的传统的电能形态，在电能的合、经济使用上，受到了很大的约束和限制（甚至浪费）。采用电力电子装置等高技术，在高效使用电能上已越来越多地被人们所认识。例如，充分地开发频率资源，使原来依靠机械传动变换旋转电机转速（低效率）的过程，通过变频调速得以迅速灵活的变化，利用高频开头电路实现的开关直流电源，使所消耗的铁磁材料大为减少，设备尺寸明显减少。然而，电力电子装置

6、的使用，出现的谐波问题反过来又使换流电路的功率因数下降，造成效率降低，与合理有效使用能源相悖。因此，相应的改善措施必然成为另一重要研究课题。谐波问题是随电力电子技术的出现而相伴产生的。谐波的负作用或者说与经典正弦波形想违背的结果，带来了电气环境的一大公害，即谐波污染。这与世界性的自然环境问题相类同，而且其影响面更大，距离更远。谐波的污染与危害主要表现在对电力与信号的干扰和影响上。可概括为：(1)在电力危害方面a.增加了旋转电机等的（换流变压器过载）附加谐波损耗，使其发热，缩短使用寿命；b.谐波谐振

7、过电压，造成电气元件及设备的故障与损坏；c.使原来的电能测量定义和方法不适应。(2)在信号干扰方面a.对通信系统产生电磁干扰，使通讯质量下降；b.造成重要的敏感的自动控制与保护装置工作紊乱；c.影响功率处理器的正常运行。2谐波的综合治理对自然界可能出现的各种危害与隐患，科学的处理方法通常是以预防为主，即所谓的防患于未然。而事实上，正象世界上对自然环境污染的治理情形一样，对电力系统的谐波危害也出现了先污染，后治理的状况。但不管怎样讲，谐波的综合防治已成为电力电子技术中乃至电力系统领域中，不可缺少的重

8、要组部分和应尽早及时开展的主要研究课题。关于谐波综合治理中综合的内涵，有人认为用范围广泛、普遍推广来描述；也有人认为用集合的、一体化的来表述更实际；笔者认为综合治理的工作应包含以下两方面：(1)加强科学化、法制化管理a.供电部门从全系统出发，全面规划，采取有力措施加强技术监督与管理，审核尚待投入负荷的谐波水平，以已投运的谐波源负载，要求用户加装滤波装置；b.普遍采用具有法规和经济约束的手段，改变先污染后治理的被动局面。例如对电力设备、电子设备的技术规范中应有谐波含量指标，该设备不得