李永華　葛建軍（華北油田公司供水供電服務(wù)中心，河北　任丘　062550）

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電網(wǎng)高次諧波對(duì)智能斷路器的影響及應(yīng)對(duì)措施

李永華葛建軍
（華北油田公司供水供電服務(wù)中心，河北任丘062550）

摘要：電網(wǎng)高次諧波嚴(yán)重影響了供電質(zhì)量，導(dǎo)致低壓配電室智能斷路器誤動(dòng)作，影響正常供電，對(duì)生產(chǎn)和生活帶來(lái)一定影響，因此需要采取措施保證安全供電。本文通過(guò)分析諧波產(chǎn)生的原因、對(duì)智能斷路器的危害，研究應(yīng)對(duì)措施，對(duì)于預(yù)防諧波危害有一定的實(shí)用意義。

關(guān)鍵詞：高次諧波；智能斷路器；濾波裝置

當(dāng)今配電室正在向智能化發(fā)展，配備了多種先進(jìn)傳感器（如溫度傳感器，煙霧報(bào)警傳感器等）、智能儀表、智能斷路器和遠(yuǎn)傳通訊設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，但它存在的問(wèn)題也不少，例如保護(hù)裝置誤動(dòng)作引起智能斷路器跳閘、智能電表計(jì)量不準(zhǔn)確等，其中以智能斷路器誤跳閘最為嚴(yán)重，影響了用戶用電。

智能斷路器配備的智能控制器集成了過(guò)壓、欠壓等多種保護(hù)功能，還具有查詢、通信功能等，屬精密器件，易受到供電網(wǎng)中的非正常電磁及諧波干擾。經(jīng)過(guò)對(duì)出現(xiàn)過(guò)非正常跳閘情況的斷路器逐一檢查，并查詢其運(yùn)行和報(bào)警記錄等，發(fā)現(xiàn)高次諧波、尤其是3次諧波是造成智能斷路器非正常動(dòng)作的主要原因。下面將詳細(xì)分析高次諧波產(chǎn)生的原因、對(duì)智能斷路器的影響及應(yīng)對(duì)措施。

一、諧波產(chǎn)生的原因

目前在充電裝置、電力機(jī)車等許多方面應(yīng)用到可控硅整流電路，它給電網(wǎng)帶來(lái)大量諧波。據(jù)統(tǒng)計(jì)其產(chǎn)生的諧波占諧波總量的近40%，是最大的諧波源。其次是變頻調(diào)速裝置，它廣泛應(yīng)用在水泵、風(fēng)機(jī)、電梯等設(shè)備控制中，其內(nèi)部的整流及逆變回路采用相位控制，會(huì)產(chǎn)生多種諧波，尤以3次諧波最多、危害最大。再次是熒光燈、高壓鈉燈等氣體放電類光源，其電流與電壓的非線性關(guān)系會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)奇次諧波，由于其數(shù)量大，對(duì)電網(wǎng)的影響也很大。現(xiàn)代電網(wǎng)中的諧波源還有數(shù)量巨大的家用電器，如計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、調(diào)溫灶具等，也會(huì)由其調(diào)壓整流電路，產(chǎn)生奇次諧波。電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、空調(diào)等有繞組的電器，其不斷變化的不平衡電流也是電網(wǎng)諧波的重要來(lái)源之一。

二、諧波對(duì)電網(wǎng)配電設(shè)備和線路的危害

1 電網(wǎng)中的諧波，尤其是高次諧波，會(huì)使電容器端電壓增大，這樣流經(jīng)電容器的電流就會(huì)增大，導(dǎo)致電容器過(guò)熱，不僅加速其絕緣材料的老化，縮短使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使電容器擊穿甚至爆炸。

2 會(huì)增加變壓器的空載損耗，降低變壓器使用效率，減少變壓器出力。

3 會(huì)使電力電纜超負(fù)荷，損壞其絕緣，同時(shí)還會(huì)使電纜線損增加，導(dǎo)致電纜發(fā)熱，加速其絕緣老化，縮短電纜使用壽命。

4 會(huì)增加電動(dòng)機(jī)附加損耗，降低效率，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，增大電動(dòng)機(jī)損耗，減少其出力和使用壽命。

5 會(huì)對(duì)電磁型和電子型的斷路器產(chǎn)生影響，從而使斷路器誤動(dòng)作跳閘，會(huì)給正常的生產(chǎn)和生活造成很大影響。

6 除此之外，諧波還會(huì)使電能表計(jì)量產(chǎn)生誤差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致計(jì)量混亂，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

三、應(yīng)對(duì)諧波的辦法和措施

1 增加換流裝置的相數(shù)或脈沖數(shù)，可以減少換流裝置產(chǎn)生的諧波電流，從而減少注入電網(wǎng)的諧波電流。例如多脈動(dòng)整流技術(shù)對(duì)于抑制變頻器輸入端的諧波，尤其是抑制低次諧波效果明顯。

2 在電源出線側(cè)加裝濾波電感。電感的測(cè)算取值及材料的選擇應(yīng)考慮：第一，電感磁芯材料適應(yīng)頻率范圍寬；第二，電感磁導(dǎo)率高，磁導(dǎo)率可以分段考慮；第三，磁芯材料一般選取鐵粉芯。

3 在智能斷路器回路中加裝抗干擾模塊—EMI濾波器，它是一種由電容和電感組成的低通濾波器，它能保證監(jiān)測(cè)和遙控所需的低頻正確信號(hào)順利通過(guò)，同時(shí)抑制高頻干擾信號(hào)。

從圖3（b）我們可以看出，EMI濾波器相當(dāng)于一個(gè)兩端口網(wǎng)絡(luò)，設(shè)其輸入阻抗為Z1，輸出阻抗為Z2，當(dāng)其輸入阻抗和輸出阻抗不相等時(shí)，高頻干擾信號(hào)就會(huì)在輸入端產(chǎn)生反射，設(shè)其反射系數(shù)為：

可以看出，輸出阻抗Z2和輸入阻抗Z1相差越大，反射系數(shù)P越大，信號(hào)反射也就越大，這樣就能有效抑制高頻干擾信號(hào)。

4 采用有源濾波設(shè)備是改善供電質(zhì)量的有效手段之一，但有源濾波設(shè)備造價(jià)高、投資大，一般使用在比較重要的場(chǎng)合，比如醫(yī)院，石化企業(yè)等。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，可見(jiàn)高次諧波會(huì)嚴(yán)重影響供電線路和設(shè)備，進(jìn)而影響我們的生產(chǎn)和生活，只有采取有效措施抑制和消減高次諧波，加大對(duì)新產(chǎn)品和新技術(shù)的研發(fā)和投入，才能減少諧波故障處理造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，改善供電的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]倪仕杰.電網(wǎng)諧波影響低壓斷路器不對(duì)稱接地（接零）故障保護(hù)準(zhǔn)確性的解決方案[J].上海電器技術(shù)，2004：28-30.

中圖分類號(hào)：TM561

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