諧波治理各各種方案對比分析

諧波治理的目的包括：

1. 滿(mǎn)足電力公司對諧波電流發(fā)射的限制要求

2. 釋放變壓器的有效容量，提高變壓器的效率

3. 提高配電系統(包括無(wú)功補償裝置、繼電保護器、電纜等)的可靠性

4. 為企業(yè)內的各類(lèi)設備提供質(zhì)量?jì)?yōu)良的電能，保證制造系統的穩定運行

人們對諧波的危害已經(jīng)十分熟悉，很多企業(yè)也開(kāi)始重視諧波的治理。諧波治理的目的不同，所采取的方案也是不同的。因此，在確定諧波治理的方案之前，要明確諧波治理的目的。

企業(yè)在諧波治理方面投資，要達到的目的如圖所示。

滿(mǎn)足電力公司的要求是企業(yè)進(jìn)行諧波治理的首要動(dòng)機。為電力用戶(hù)提供合格的電能，是電力公司的責任。因此，電力公司要對那些可能污染電網(wǎng)的用戶(hù)的提出諧波治理的要求。隨著(zhù)越來(lái)越多的企業(yè)對電能質(zhì)量的要求提高，電力公司將對電力用戶(hù)進(jìn)行更嚴格的要求。

在目前階段，出于后面幾個(gè)目的而進(jìn)行諧波治理的企業(yè)較少。企業(yè)僅在出現了故障現象后，才開(kāi)始考慮諧波治理的問(wèn)題。其中，諧波導致無(wú)功補償裝置燒毀的情況最為常見(jiàn)。

無(wú)論諧波治理的最終目的是什么，其本質(zhì)就是減小負載(可能是一組負載)向電網(wǎng)注入的諧波電流，因為諧波電流是諧波問(wèn)題的根源。只不過(guò)，針對不同的目的，控制諧波電流的位置不同，也就是采用的諧波治理方案不同。

諧波治理的策略

按照諧波治理的位置，可以有三個(gè)策略。

第一：在高壓母線(xiàn)上治理，采用的設備是SVC、SVG等。

第二：在變壓器的下端，低壓母線(xiàn)上治理諧波。采用無(wú)援濾波器、有源濾波器等。無(wú)源濾波器往往會(huì )發(fā)出額外的容性無(wú)功，這在有些場(chǎng)合是不允許的。

第三：在設備的電源入口處治理諧波。這稱(chēng)為就地治理。就地治理是最理想的諧波治理策略。因為，這樣相當于將非線(xiàn)性負載轉變成了線(xiàn)性負載，諧波導致的一切問(wèn)題都迎刃而解。

大部分發(fā)達國家按照這個(gè)策略開(kāi)展諧波治理。達到這個(gè)目的的管理措施就是，要求電氣電子設備滿(mǎn)足相應的電磁兼容標準(例如，GB17625)要求，電磁兼容標準對諧波電流發(fā)射進(jìn)行了明確的規定。

傳統的諧波治理策略

傳統的諧波治理項目大多采用策略1和策略2。

這是因為，企業(yè)進(jìn)行諧波治理的初衷?xún)H是滿(mǎn)足電力公司的要求，因此，在用策略1和策略2已經(jīng)足夠了。隨著(zhù)企業(yè)內部的自動(dòng)控制設備增加，對電能質(zhì)量的要求提高，僅采用策略1和策略2就不能滿(mǎn)足要求了。

企業(yè)要理解諧波治理的深層意義。如果理解了諧波治理是為了獲得良好的電能質(zhì)量，而良好的電能質(zhì)量正是企業(yè)所需要的，就會(huì )改變傳統的做法。

治理諧波最理想的位置是在諧波源處。也就是將諧波電流封殺在起源處，根本不允許流入電網(wǎng)。這相當于將非線(xiàn)性負載變成了線(xiàn)性負載。設想，如果電網(wǎng)上的負荷全部是線(xiàn)性負荷，那里還有諧波問(wèn)題。保持內部電網(wǎng)質(zhì)量的最有效方法就是在諧波源負載的電源入線(xiàn)處安裝諧波濾波器。

在諧波源處進(jìn)行諧波治理，就能夠消除諧波帶來(lái)的各種隱患。因此，在進(jìn)行系統設計時(shí)，要盡量考慮就地諧波治理的方法。

順便提一下。對于無(wú)功補償，也是主張盡量在負載處進(jìn)行補償，以獲得最大的節能效益。

不同策略的比較

不同的諧波治理策略獲得的好處是不同的。

由于一般的諧波治理方法僅能夠保證治理點(diǎn)的上游具有良好的電能質(zhì)量，因此，治理諧波的位置越靠近下游，通過(guò)諧波治理獲得好處越多。這一點(diǎn)是我們需要明確的。

傳統上，企業(yè)僅在變壓器的入口處進(jìn)行諧波治理。這時(shí)，從諧波治理中獲得利益的是電網(wǎng)公司和電網(wǎng)上的其他電力用戶(hù)。因為，電力公司的責任就是為電力用戶(hù)提供合格的電能。通過(guò)電力公司的努力，電網(wǎng)上的所有用電戶(hù)能夠獲得合格的電能。

顯然，這種做法不符合人們的正常思維。企業(yè)投資改善電能質(zhì)量，僅僅是為了其他企業(yè)的利益嗎?難道投資進(jìn)行諧波治理的企業(yè)自身就不需要合格的電能嗎?

人們犯這個(gè)錯誤，是因為缺少有關(guān)諧波的知識。本文的目的就是幫助讀者認識諧波治理的內涵，通過(guò)諧波治理，不僅滿(mǎn)足電力公司的要求，同時(shí)企業(yè)自身的利益也有所體現。

不同策略的好處

從上圖，三種諧波治理策略的優(yōu)劣一目了然。通過(guò)策略3，可以獲得最大的好處。不僅企業(yè)內部電網(wǎng)的質(zhì)量得到保證，而且能夠滿(mǎn)足電力公司的要求。

策略3的本質(zhì)就是對諧波源要就近治理，不讓諧波電流流入內部電網(wǎng)。因此，通過(guò)實(shí)施這種諧波策略，企業(yè)能夠獲得最大利益。

圖示的最后一行中所列出的要求也是企業(yè)不能忽視的。企業(yè)內部的設備需要持續更新、增加，如果一次性在母線(xiàn)上安裝了固定的諧波治理設備，當負載的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，需要重新設計安裝諧波治理設備，這對于企業(yè)來(lái)講，是不經(jīng)濟的。

因此，企業(yè)在制定諧波治理方案時(shí)，要著(zhù)重考慮諧波源的就地治理。

航天科工集團706所正是基于這樣一種觀(guān)念，開(kāi)發(fā)了各種適合于在諧波源治理諧波的設備。為企業(yè)下一步積極的開(kāi)展內部諧波治理提供了技術(shù)保障。

諧波治理綜合方案

雖然，策略3為我們提供了一個(gè)最有效的諧波治理方案，但是這個(gè)方案并不是最優(yōu)的。所謂最優(yōu)的方案，要求達到最高的性?xún)r(jià)比，也就是：“以最低的諧波治理成本，獲得最大的節能效益和電磁兼容效益”。

基于這個(gè)理念，我們推薦一個(gè)先進(jìn)的諧波治理解決方案。這個(gè)方案并沒(méi)有機械地采取那個(gè)諧波治理策略，而是本著(zhù)方案最優(yōu)的原則進(jìn)行綜合治理。這個(gè)方案的主要內容是：

1. 在較大功率(例如50kW以上)的諧波源負載處，安裝設備級的諧波濾波器，消除諧波電流在內部電網(wǎng)上造成的風(fēng)險;

2. 較小功率的諧波源負載，暫且不進(jìn)行治理，節省成本;

3. 處理完諧波源負載的問(wèn)題后，根據需要，決定是否需要在低壓母線(xiàn)上進(jìn)行諧波治理;

4. 最后考慮，是否需要在高壓母線(xiàn)上進(jìn)行治理。

諧波治理設備

讀者通過(guò)前面的討論，應該努力實(shí)現一個(gè)最優(yōu)的諧波治理方案，使企業(yè)從諧波治理的投資中獲得最大的效益。

圖中所示的四種諧波治理產(chǎn)品就是為了實(shí)現最優(yōu)諧波治理方案而開(kāi)發(fā)的。這四種產(chǎn)品的主要功能如下：

1. HTHF設備級諧波濾波器：這是一種無(wú)源濾波器，特別適合于安裝在諧波源設備的電源入口處，抑制設備發(fā)射的諧波電流。3相諧波源設備安裝HTHF后，可以使總諧波電流畸變率THID8%。

2. PSW有源濾波器：有源濾波器既可以安裝在諧波源設備的電源入口處，也可以安裝在低壓母線(xiàn)上，但是安裝在諧波源負載的電源入口處往往性?xún)r(jià)比較低。有源濾波器能夠保證諧波電流畸變率小于5%。

3. MSVC高壓諧波濾波器：采用磁控電抗器(MCR)技術(shù)，與TCR技術(shù)相比，具有可靠性高、價(jià)格低、維護簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。不僅濾除高壓母線(xiàn)上的諧波電流，而且動(dòng)態(tài)調整無(wú)功功率，使功率因數達到0.95以上。

4. NBF零線(xiàn)諧波電流阻斷器：串聯(lián)安裝在零線(xiàn)上，對線(xiàn)路中的三次諧波產(chǎn)生很高的阻抗，減小三次諧波電流。