现在人们对电的需求越来越大，任何场所均会用到电，比如住宅、商场、工厂、企业等等，都与电息息相关。虽然电为我们带来了光明和便利，但是在使用它的过程中，也产生了许多的能源污染和浪费。目前，电力电子技术快速发展，电网中产生的谐波就是主要污染之一。谐波是由各种大容量功率变换器以及其他非线性负载产生的，其中主要的谐波源是各种电力电子装置，如整流装置、交流调压装置等。随着这些电力电子装置的广泛应用，大量的谐波和无功功率注入电网，使电网的电能质量下降，引起“电网污染”，这个问题成为了阻碍电力电子技术发展的重大障碍之一。因此，我们必须认识和分析电力电子装置谐波产生的原因及其危害，探讨综合治理的方法，以达到抑制谐波污染的目的。如今，提高电网功率因数已成为电力电子技术中的一个重大研究课题。

 

    1 谐波产生的危害

 

    (1)谐波使公用电网中的元件产生附加谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，而大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

 

    (2)谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波会使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。

 

    (3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而将谐波放大，这就使上述的危害大大增加，甚至引起严重事故。

 

    2 测试设备与方法

 

    (1)目前采用的较先进的测试设备有FLUKE1760、LEMPQPT1000(TOPAS1000)、日置3196等;测试数据中应包括谐波电压、谐波电流含量、电压偏差、电流偏差、闪变等。

 

    (2)谐波普测，此测试是为了了解目前本地区的谐波状况，在测试时应选择在电网正常运行方式下，无停电工作;测量地点一般为主变中压、低压侧仪表回路或计量回路;测试时间选择在负荷高峰期;测试周期为每测试点连续测试24 h。

 

    (3) 电力用户谐波测量，该测试是为了掌握谐波源的各种情况，重点检测向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。

 

    (4)电力敏感用户谐波测量，测量是以给该用户提供设备安全运行的电网背景资料为目的。

 

    (5)验证性谐波测量，该测试是为了验证谐波分析计算的结果或为进一步的谐波计算提供依据，需对各种运行工况下的谐波进行测试，包括电容器分组投入、切除，谐波源投入断开，测试周期应根据实际情况确定。

 

    3 电力谐波的抑制措施

 

    电力谐波的抑制措施是为了减少供电系统的谐波问题，可从管理和技术上采取以下措施：

 

    (1)严格贯彻执行有关电力谐波的国家标准，加强管理。要求购置的用电设备，经过试验证实，符合国家标准限值才允许接入到配电系统中。

 

    (2)增加整流变压器二次侧的相数，三相整流变压器采用Y/△或△/Y的接线形式， 这样可以消除3的整数倍次的电力谐波，从而使注入电网的谐波电流只有5、7、11.?一等次谐波。

 

    (3)其负荷是冲击性的，且为随机性的，因此宜装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置，以提高供电系统承受谐波的能力。

 

    (4)选择合理的供电电压，并尽可能保持三相电压平衡。

 

    (5)消除谐波污染最有效的方法就是在谐波的污染源上安装滤波装置，就地进行治理。目前，主要有有源型电力滤波装置和无源型电力滤波装置，而电力滤波补偿装置是一种高效节能装置装置主要通过滤波与无功补偿原理，减少因谐波及无功冲击造成的用电设备的附加损耗，提高用户的电能使用率，进而消除无功罚款。电力滤波补偿装置是一种抑制电网谐波、消除电网污染、提高电能质量、降低电能损耗、提高功率因数的电气成套装置。

 

    4 试验实例

 

    以2007年12月湖北电力试验研究院对220 kV犹亭变电站无功补偿电容器投运时的谐波测试为例进行介绍。宜昌220kV犹亭变电站2台主变，主变容量为2X 150 MVA，电压等级为220/110/10kV。在谐波测试期间，2台主变同时运行，10kV、110kV、220kV母线并联运行。其电容器组参数设计由湖北省电力试验研究院系统所设计。

 

    1 、2撑、4 电容器：BAM11.5/√3-344一lW，串联4.5%电抗器;3 电容器型号：BAM12/4 3-344一lW，串12% 电抗器，均为合阳电力电容器厂生产。

 

    (1)谐波电压量限值：220 kV参照110 kV标准执行。

 

    (2)运用PP1电力仪器在电容器未投时检测其母线谐波电压值如表1所示。

 

    当电容器未投时，10kV、l10kV、220kV母线各次谐波电压含量较小，均未超出国际限值。

 

    (3)投4组电容器(1}}、2}≠、4}}电容器分别串4.5%电抗器，3}}电容器串12%电抗器)，10kV、110kV、220kV母线电压谐波电压实测值如表2所示。

 

    (4)电容器组全投，10 kV、l10 kV、220 kV母线各次谐波变化不大，其各次谐波电压含量较小，与背景谐波较接近，均未超出国际限值。电容器全投，10kV母线电压上升0.23 kV，ll0 kv母线电压上升0.35 kV。经过以上测试，220 kV犹亭变电站10 kV侧所装4组无功补偿电容器投运时均达到设计要求，可以安全投入运行，

 

    4组电容器投运时可不分先后。其优点有以下方面：

 

    (1)无功补偿可以提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。

 

    (2)可稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中选择合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。

 

    (3)在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。

 

    5 结语

 

    从现场试验可看出，谐波在电力电网中有非常大的危害性。我们应该采取相应的解决办法来减小或消除电力电网中谐波的产生，并尽可能将谐波减小，使其不会损坏到电力电网的运行。我们可采用增加整流变压器二次侧的相数、无功补偿、保持三相电压平衡、安装滤波装置等有效的办法来改善谐波对电力电网的危害。

 

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