浅析电网谐波的危害与治理

浅析电网谐波的危害与治理

摘要：随着现代工业技术的发展，各种非线性负荷不断使用于煤矿、交通等工业生产和生活等各个领域中。这些非线性负载能产生各次谐波。由于电网中谐波特别是高次谐波的存在使电能质量恶化，降低了电力系统的供电可靠性。同时也给供、用电设备和仪器等带来损害，造成供、用电电器设备故障。作为衡量电能质量指标的谐波也越来越受到关注。因此，必须采取必要的措施抑制谐波，减少谐波对电网设备和供电用户带来的危害。

关键词：电网谐波；危害；治理

1 电网谐波产生的原因

电网谐波的产生主要来自两个方面：一是输、配电系统自身原因形成的谐波。二是由于某些特定电力设备、换流装置、整流装置等非线性的负荷接入电网时造成的，这也是谐波产生的主要因素。当电力系统向上述非线性负荷等设备供电时, 施加到非线性负荷上的电压波形与负荷的电流波形不相同,因此就产生了畸变电流,负荷上的电压也相应的发生畸变。谐波是对上述畸变电流和电压进行傅里叶级数分解后得到各种电量，它的频率是基波频率的N次倍（N为整数），也叫做高次谐波。所以基波和频率为基波频率N次倍的各种电流和电压的分量的和就是谐波。谐波是非正常的电量波,它严重影响电网正常运行和用电设备的正常工作。

2 谐波的危害

谐波是一种电网污染，它已成为电网的公害之一，因此需采取一定的谐波防范和治理措施，限制谐波的产生，确保电网的安全运行和用电设备正常工作。为此，国家制订了《国家标准GB/T14595-93《电能质量公用电网谐波》》。

2.1 谐波对电气设备的影响

电网中谐波的存在使得电力系统的输、变电设备如变压器和输配电线路的损耗增加。对于全星形接法的变压器，当其绕组的中性点接地时,如果电网中有较大的分布电容或者安装有中性点接地的并联电容器时, 此时电力系统就可能形成谐波谐振, 进而使变压器的损耗增大。同时因为谐波电流的存在，变压器的外壳等一些部件会发热,变压器的噪声也有较大的增加。因为变压器温升每升高8度，变压器寿命将减少50%，因此，电网谐波也将大大减少变压器的寿命。谐波也会加大输电线路的损耗，严重时还会产生绝缘击穿。同时谐波对电能计量装置、继电保护装置也产生一定的影响。

2.2 谐波对居民家用电器的影响

电网谐波对居民家用电器也会产生一定的影响。谐波使电脑、电视机等家用电器的图像变形、电脑屏幕闪动以及使电器内部元件出现过热等现象，进而使电器损坏或减少使用寿命。谐波对灵敏设备元件也造成一定的危害，如报警装置误动、灵敏电子系统的误动、通讯

干扰、控制系统故障。

3 谐波的治理

为了解决电力电子装置和其他谐波电源的谐波污染问题，主要是通过装设谐波补偿装置。电网谐波关系到电力系统和广大用户的利益，因此它是衡量供电质量的重要指标之一。为了解决谐波对电网造成的不良影响，目前主要是通过使用滤波装置来抑制电网谐波。

3.1 无源滤波装置

单调谐无源滤波器、高通无源滤波器、自动调谐无源滤波器是无源滤波器的主要三种类型。目前使用较广泛的无源滤波器是单调谐无源波器。它是利用R、L、C 串联组成的，成本较低。其基本原理是在谐波源的谐振次数确定时,通过把滤波器的谐振次数和需要滤除的谐波的次数设定为同一数值，这样就可以滤除该次谐波。如图1。

3.2 有源滤波装置

在产生谐波的电力设备负荷处安装滤波装置，这种滤波方式就是有源滤波，其成本较高。因为大容量用电设备在吸取电网基波电流时，还向电网注入高次的谐波电流。有源滤波的原理是：有源滤波器自动跟随用电设备产生的谐波电流，并产生大小相等、方向相反的补偿电流输入到电网中。那么有源滤波器产生的补偿电流就会抵消用电设备所产生的谐波,这样用电设备产生的谐波就不会再进入电网中。

3.3 有源滤波与无源滤波的比较

有源滤波与无源滤波相比, 它可以自动跟踪补偿各种谐波。无源滤波器的性价比比有源滤波器更高一些。同时也因为无源滤波器的性能不受电力系统参数的影响, 同时也避免了电力系统自身产生谐振

的可能。因此无源滤波器的使用也较广泛一些。

目前还有多种其它方法防治和消除电网谐波。例如在电力系统中安装限流装置或者加装串联电抗器。另外，在供电方式上选择合适供电方式，尽量使三相电压保持平衡等方式也可减少谐波的影响和危害。所以谐波防治中减少谐波的产生是谐波防治的首要任务，其次是要尽量消除电网中已产生的谐波。电网谐波的治理不仅仅是一个环节的问题，它是一个系统的工程。

4 结语

因为电网谐波不仅影响了电力系统的安全稳定运行, 也对广大电力用户的利益造成一定的影响，因此我们应充分认识谐波对电网和用电设备的危害。在电力生产中应选择合理有效的方法治理谐波，但若要消除谐波的不仅仅需要使用合理的滤波方法, 更需要采取有效地抑制谐波的方法，减少谐波输入电网, 才能从根本上减少谐波带来的损失，确保电网和广大用户的安全和利益。

参考文献

[1]雷美艳：《电力网的谐波防护与治理》，邵阳学院学报(自然科学版) 2005 年3月第2 卷第1 期

[2]史哲：《电网谐波的危害及治理方法》，科技创新导报2011年

[3]曹海棠：《电力系统无功补偿与谐波抑制研究》2005年