試析如何消除電力諧波污染 確保電網(wǎng)運行安全

普 妍

（天津城建大學,天津 300380）

試析如何消除電力諧波污染 確保電網(wǎng)運行安全

普 妍

（天津城建大學,天津 300380）

本文首先解釋電力諧波的產(chǎn)生原因和主要來源；接著指出其會對電力系統(tǒng)造成造成怎樣的污染和破壞；最后提出一些能夠消除電力諧波污染，保證電網(wǎng)運行安全的措施。

電力諧波污染；消除；電網(wǎng)；運行安全

1 引言

電力諧波屬于電網(wǎng)污染，會危害整個電力系統(tǒng)的安全，影響電力系統(tǒng)的正常運行。在我國電力事業(yè)不斷發(fā)展、電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大的情況下，電力諧波產(chǎn)生的可能性和造成的危害性也會不斷增加，為了確保電網(wǎng)運行的安全，保障人們用電的安全和穩(wěn)定，必須對電力諧波產(chǎn)生的原因進行分析，找到并采取相應的措施，來消除電力諧波對整個電網(wǎng)造成的污染和破壞。

2 電力諧波的產(chǎn)生原因和其主要來源

（1）電力諧波的產(chǎn)生原因。電力諧波產(chǎn)生的原因可以被分為三種：由輸配電線路本身造成的諧波、由發(fā)電源質(zhì)量問題造成的諧波、由部分電力設(shè)備非線性負荷入電網(wǎng)時造成的諧波，最后一種造成的諧波最多。與電網(wǎng)工頻頻率不同的成分都可以被稱為是諧波。電力系統(tǒng)向電力設(shè)備供電后，施加在非線性負荷設(shè)備上的電壓波形和電流波形不一致，從而導致電流的畸變和電壓的畸變。對這些畸變的電流和電壓進行傅里葉級數(shù)分解后，得出各種電量，發(fā)現(xiàn)該段頻率要遠高于甚至成倍高于工頻頻率，屬于高次諧波，會嚴重影響到電網(wǎng)的正常運行。

（2）電力諧波的主要來源。電力諧波的主要來源是電力系統(tǒng)中的用電設(shè)備，特別是非線性用電設(shè)備。在電力系統(tǒng)中，一些用電設(shè)備的阻感負載比例非常大，需要消耗掉相當一部分有功功率和無功功率才能正常工作，比如：日光燈、變壓器、發(fā)電機等。

3 電力諧波會造成怎樣的污染和破壞

（1）電力諧波會增加電網(wǎng)線路發(fā)生的損耗，并造成一定的危害。以電力系統(tǒng)中的輸電線路為例，如果諧波的次數(shù)不斷增加、頻率不斷升高、輸電線纜的導體截面面積增大，那么導體表面的集膚效應會越來越強、導體交流電阻不斷加大、輸電線路能夠通過的電流會逐漸減少，輸電線路功率損耗越來越嚴重，發(fā)生諧波諧振的可能性不斷增加，輸電線路被絕緣擊穿的可能性加大[1]。除此之外，諧波在增大輸電線路功率損耗的同時，還會致使電壓出現(xiàn)尖峰，加速輸電線纜的老化，縮短輸電線纜的使用壽命，有時還會引起電暈損耗。

收集資料的過程從橫向來說可以在一定程度上擴展了知識的范圍，從縱向來說則可以提高學生獲取知識的積極性，并在收集資料的過程中提高學習者對信息的分析評價能力、綜合能力、運用能力等等。因此在資料收集階段，就可以實現(xiàn)部分學習目標，有助于提高學習的效率和更好的促進知識轉(zhuǎn)化過程。

（2）電力諧波會對電力系統(tǒng)中的用電設(shè)備造成不同程度的損壞。1）對變壓器和旋轉(zhuǎn)電機的損壞：當電力系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波諧振時，變壓器的功率損耗將會加大；變壓器的外殼和內(nèi)部也會因諧波電流的存在出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象；變壓器過熱時，其使用效率和使用壽命也會相應的縮短，因此，電力諧波還會影響到變壓器的使用壽命；變壓器在工作時也會因電力諧波發(fā)出較大的噪音。旋轉(zhuǎn)電機遭受電力諧波的破壞和變壓器遭受的破壞相近，但其受受損壞程度會更高。2）對繼電保護裝置的損壞：繼電保護裝置的性能會受到電力諧波的影響，出現(xiàn)誤動作或者拒絕動作等現(xiàn)象，干擾繼電保護裝置的正常工作。而繼電保護裝置受電力諧波的影響程度根據(jù)繼電保護裝置的類型，以及繼電保護裝置的工作原理不同而不同，其中受電力諧波影響最為明顯的是晶體管型繼電器。3）對電力測量儀器的損壞：電力諧波出現(xiàn)后，會直接干擾到電力測測量儀器的測量準確度和測量結(jié)果，以電力系統(tǒng)中常見的電度表為例，當電力諧波出現(xiàn)、頻率增加到超過設(shè)計參數(shù)時，讀數(shù)不準確，誤差為負；當頻率為1000Hz時，電度表會停止工作[2]。

（1）合理進行電氣設(shè)計，從源頭上減輕諧波污染。在進行電氣設(shè)計時，適當增加整流器的脈動數(shù)，以減少電力諧波量；利用脈寬調(diào)制技術(shù)或者功率因數(shù)矯正的方法，將電網(wǎng)中的電流改變?yōu)檎医涣麟?，使電網(wǎng)的負載和線性負載等效，有效抑制電力諧波；改變和改善變壓器的接入方式和接線方法，從而有效抑制甚至直接消除電網(wǎng)中出現(xiàn)的高次諧波；選擇高質(zhì)量合適的電力設(shè)備，對變壓器、電纜、開關(guān)設(shè)備等進行合理的設(shè)計和配置，以起到減輕電力諧波污染的作用。（2）在電網(wǎng)中加裝濾波裝置，防治和減輕電力諧波。濾波裝置分為有源濾波和無源濾波兩種，通常被設(shè)置在電網(wǎng)中的諧波源附近，比較常見的是LC無源濾波裝置，其通過調(diào)節(jié)LC振諧與電網(wǎng)中的高次諧波頻率相同，來起到抑制和抵消高次諧波的作用。LC無源濾波裝置的操作方式比較簡單，且安全性較強，不僅能夠有效消除和抵制電網(wǎng)中的電力諧波，還能夠改善功率因數(shù)。但其本身體積較大，而且還容易受參數(shù)的影響[4]。（3）適當增加和調(diào)整換流裝置的相數(shù)。通過增加換流裝置的相數(shù)，能夠有效減少甚至消除幅值較大的低頻項，從而降低電力系統(tǒng)中諧波電流的有效值，消除電力諧波的污染。（4）減少和避免電容器組對電力諧波的擴大。當電力系統(tǒng)中出現(xiàn)電力諧波，電容器組在一定的參數(shù)下將電力諧波放大，這對電容器組本身，以及電容器周邊的電氣設(shè)備都是極為不利的。因此，可以采用串聯(lián)電抗器、該電容器組部分支路為濾波器、限定電容器組投入容量的方法對電容器組進行調(diào)整，從而達到抑制和避免電容器組擴大電力諧波的作用。（5）抑制和避免開關(guān)電源對電力諧波的影響。除了可以在電源周邊安置濾波器，減少和屏蔽開關(guān)電源本身對電力諧波的干擾外，還可以改善線圈的繞制工藝，實現(xiàn)繞組的緊密耦合，減輕變壓器漏感；也可以將可飽和磁芯線圈串入高頻整流二極管上，當有反向電流流過時，不飽和磁芯會產(chǎn)生較大的電勢，從而阻止反向電流的上升，避免出現(xiàn)電力諧波[5]。

4 可以采用何種方式消除電力諧波污染，確保電網(wǎng)運行安全

（3）電力諧波會對居民家用電器造成不同程度的影響。當電力系統(tǒng)中的電力諧波達到一定程度時，電腦、電視會發(fā)生不正常的屏幕閃動、顯示屏圖像變形、內(nèi)部零件過熱等，不僅會干擾家用電器的正常工作，影響居民的正常生活；還會損壞電器的內(nèi)部元件，加速電器的老化，嚴重時甚至會直接損壞電器，引起火災[3]。

2.強化政策保障。積極爭取國家電子商務發(fā)展扶持政策傾斜我市，最大限度支持全市商貿(mào)流通業(yè)線上線下互動創(chuàng)新發(fā)展。在保證政策連續(xù)性的基礎(chǔ)上適時研究調(diào)整市內(nèi)商貿(mào)流通業(yè)線上線下互動創(chuàng)新發(fā)展扶持政策，從財政、投融資、用地等方面給予更大支持。

傳統(tǒng)優(yōu)勢企業(yè)的生產(chǎn)已不再具備上世紀八九十年代所擁有的豐富而廉價的資源環(huán)境條件，若不轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，尋求新的發(fā)展路徑，突破資源環(huán)境瓶頸，這些企業(yè)可能不僅無法可持續(xù)發(fā)展，甚至還會成為地方發(fā)展的沉重負擔。由于外部效應的存在，傳統(tǒng)優(yōu)勢企業(yè)以技術(shù)創(chuàng)新推動綠色化發(fā)展，還需要政府提供一系列的配套制度進行支持，同時也需要采取一系列措施實現(xiàn)可持續(xù)的綠色技術(shù)創(chuàng)新。

5 結(jié)語

我們要對出現(xiàn)電力諧波污染的原因和因素進行分析，采取多種手段抑制、減輕電力諧波，并在最后實現(xiàn)電力諧波的消除，確保和實現(xiàn)電網(wǎng)運行安全。

[1]黃唯一.淺談電網(wǎng)諧波危害與消除措施[J].價值工程,2010, 29(24)：236.

[2]鄭麗萍,王海峰.淺析電力系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的危害及治理措施[J].東方企業(yè)文化,2013(20)：206.

[3]刁奉麗,刁奉菊.淺析電網(wǎng)諧波的危害與治理[J].科技創(chuàng)新導報,2013(20)：51.

[4]何遇雨.電力電網(wǎng)諧波危害及治理方法[J].湖南水利水電,2014(06)：70-72.

[5]胡子侯.電力諧波的治理措施[J].沿海企業(yè)與科技, 2008(04)：28-29.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.152

普妍,研究方向：建筑電氣智能化。