電網(wǎng)諧波對線(xiàn)損的影響及實(shí)施對策

電力系統中諧波分量不僅影響電能質(zhì)量，也增加了輸電網(wǎng)的電能損耗。2012年6月份尉氏縣供電局洧川供電所抄表員在抄表核算過(guò)程中發(fā)現一銅冶煉廠(chǎng)所接線(xiàn)路線(xiàn)損比以往升高2%，并且用戶(hù)低壓考核表與供電局的高壓收費計量表相差20%，解決這個(gè)問(wèn)題對用戶(hù)和電力系統都具有重要的意義。

一、主要諧波源

1.1 銅冶煉廠(chǎng)的主要用電設備都是非線(xiàn)性用電設備，電弧加熱設備如大型電弧爐、電焊機。電弧爐運行引起電壓波動(dòng)隨著(zhù)冶煉工業(yè)的發(fā)展，當然會(huì )更多地使用電弧爐，這是一個(gè)重要負荷。運行時(shí)，電極和金屬碎粒之間會(huì )發(fā)生頻繁斷路，而在熔化期間，電源兩相短路，一旦熔化金屬從電極上落下，電弧熄滅，電源又開(kāi)路，因此，可以說(shuō)冶煉過(guò)程是頻繁的短路-開(kāi)路-短路的過(guò)程，會(huì )引起用戶(hù)端電壓波動(dòng)及白熾燈閃爍，這種諧波是以3次諧波為主。此外，弧電流的波形還有一定的非對稱(chēng)性。正是由于弧電流是非正弦波，造成電弧加熱設備對電網(wǎng)的諧波污染比較大。

1.2 開(kāi)關(guān)電源：開(kāi)關(guān)電源設備目前應用很廣，它的工作原理是先把交流整流成直流，通過(guò)開(kāi)關(guān)管控制變壓器初級電流的開(kāi)通和關(guān)閉，從而在變壓器二次側感應出電流，供給用電設備。此外，開(kāi)關(guān)電源的頻率比較高一般在40kHz 左右，不僅在整流時(shí)產(chǎn)生諧波，而且在開(kāi)關(guān)開(kāi)閉時(shí)，反射40kHz左右的波至電源。這類(lèi)用電設備同樣是單臺容量不大，但它是應用面最廣、量最大的非線(xiàn)性用電設備，它還有一定量的三次諧波，造成配變的中性線(xiàn)電流居高不下，而且三次諧波還會(huì )通過(guò)配變污染到10kV電網(wǎng)。

1.3 變壓器空載合閘涌流產(chǎn)生諧波：鐵心中磁通變化時(shí)，會(huì )產(chǎn)生8~15倍額定電流的涌流，由于線(xiàn)圈電阻的存在，變壓器空載合閘涌流一般經(jīng)過(guò)幾個(gè)周波即可達到穩定。所產(chǎn)生的勵磁涌流所含的諧波成份以3次諧波為主。

1.4 電壓互感器鐵磁諧振過(guò)電壓：在我國10kV、35kV電壓等級的中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)中，為了監視對地絕緣，一般采用三相五柱式電壓互感器。在正常情況下，三相對地電壓是平衡的，但是由于發(fā)生單相接地故障等原因，會(huì )導致三相對地電壓平衡的破壞，還有可能使電壓互感器線(xiàn)圈電感L和系統對地電容C在參數上配合，而產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。

二、造成的影響

2.1不滿(mǎn)足電力企業(yè)對客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的市場(chǎng)要求。

2.2不能達到企業(yè)降損節能技術(shù)指標，企業(yè)效益不能最大化。

2.3用戶(hù)懷疑供電局計量表過(guò)快，對企業(yè)不信任。

三、調查原因

3.1供電所負責人向局計量檢定中心申請對高壓計量裝置和低壓考核裝置進(jìn)行現場(chǎng)檢定，結果發(fā)現計量表計都合格，并把表拆回計量檢定室進(jìn)行諧波模擬試驗，試驗結果：諧波對表計計量影響不大。

3.2沒(méi)有無(wú)功補償設備，功率因數過(guò)低，造成線(xiàn)損增大，設備出力下降。

3.2不了解設備：組織人員對銅冶煉廠(chǎng)設備進(jìn)行檢查，發(fā)現該廠(chǎng)引進(jìn)一套200KW微機控制的高頻感應加熱裝置。并對客戶(hù)電量考核兩天，發(fā)現高壓計量比低壓計量多出19%的電量。向設備操作人員咨詢(xún)，工人說(shuō)在生產(chǎn)時(shí)，設備附近手機沒(méi)信號，收音機收不到臺。變壓器發(fā)熱并曾經(jīng)燒毀一臺變壓器。

3.3缺少消諧裝置：計量外勤人員用示波儀進(jìn)行現場(chǎng)測試，發(fā)現2N+1次諧波。用戶(hù)設備發(fā)出諧波，污染電網(wǎng)，造成變壓器損耗加大。

四、制定對策

4.1諧波抑制：通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際并經(jīng)過(guò)多次反復試驗，做出一臺專(zhuān)用濾波器：用硅鋼片疊加成諧波抑制棒，串聯(lián)到三相負荷上，用電容器并聯(lián)到三相負荷上，利用鐵芯通低頻阻高頻，電容通高頻阻低頻的原理，來(lái)消除大部分諧波。

4.2無(wú)功補償：在高頻設備控制柜刀閘下側直接接入，隨器補償。

對策實(shí)施原理圖如下：

五、濾波器和無(wú)功補償投入前后對比

此外，濾波器和無(wú)功補償投入后，其他各項指標均有明顯改善:

六、結束語(yǔ)

隨著(zhù)非線(xiàn)性電力設備的廣泛應用，電力系統中諧波問(wèn)題越來(lái)越嚴重，一方面造成了電力設備的損壞，加速絕緣老化，另一方面也影響了計算機、電視系統等電子設備正常工作，直接擾亂了人們的正常生活。 諧波問(wèn)題涉及供電部門(mén)、電力用戶(hù)和設備制造商，諧波問(wèn)題已引起人們的高度重視。應合理規劃電網(wǎng)，電力電子設備(特別一次設備)應符合電磁發(fā)射水平，電子設備、電子儀器應滿(mǎn)足電磁兼容性要求。

參考文獻： 朗文川--《高電壓技術(shù)》

孫書(shū)敏《工程電氣設計學(xué)術(shù)文集》