学文网【摘 要】本文主要分析了电力系统的波形畸变给电网中电力设备带来的严重危害，并简要提出了谐波的抑制措施。
【关键词】谐波；危害；对策
1 前言
随着邳州市经济建设飞速发展，形成了钢铁、化工、机械制造等支柱产业。伴随着工业化水平的不断提高，各种电力电子装置广泛应用于电力系统、工业控制、交通及家用电器中，由此产生的谐波危害也日益严重，致使电力系统非线性负荷不断增大。使电网的谐波污染日益严重。特别是电力电子技术的蓬勃发展，交、直流换流设备等电力电子新技术大量使用（如整流器、变频器），这些非线性负荷向电力系统注入大量的高次谐波，造成电力系统电压、电流正弦波波形的畸变，使电能质量下降，对电力系统包括用户的安全、经济运行产生严重的危害和影响，甚至造成电力设备的损坏，干扰保护产生误动或拒动甚至引发电力系统大面积停电等事故。
2 谐波的危害
2.1 电力电容器引起的谐波放大
由于电容器的容抗与频率成反比，因此在谐波电压作用下的容抗比在基波电压作用下的容抗小得多，从而使谐波电流的波型畸变比谐波电压的小型畸变大得多，即使电压中谐波所占的比例不大，也会产生显著的谐波电流。特别是在发生谐振的情况下，很小的谐波电压就可引起很大的谐波电流，从而导致电容器因过流而损坏。邳州电网实际运行过程中就出现过由于钢铁企业谐波过大引起变电站电容器烧毁的事件。
2.2 增加输电线的损耗，缩短输电线寿命
根据市***建设的要求，城市中心区域必须广泛使用电力电缆，在电缆输电的情况下，谐波电压以正比于其幅值电压的形式增加了介质的电场强度，这会影响电缆的使用寿命，据有关资料介绍，谐波的影响将使电缆的使用寿命平均下降约60%.
2.3 增加变压器的损耗
变压器在高次谐波电压的作用下，将产生集肤效应和邻近效应，在绕组中引起附加铜耗，同时也使铁耗相应增加。另外，3次倍数次零序电流会在三角形接法的绕组内产生环流，这一额外的环流可能会使绕组电流超过额定值。对于带不对称负荷的变压器来说，如果负载电流中含有直流分量，会引起变压器的磁路饱和，从而大大增加交流励磁电流的谐波分量。
2.4 造成继电保护、自动装置工作紊乱。
谐波能够改变保护继电器的动作特性，这与继电器的设计特点和原理有关。当有谐波畸变时，依靠采样数据或过零工作的数字继电器容易产生误差。谐波对过电流、欠电压、距离、频率等继电器均会起拒动和误动的影响，保护装置失灵和动作不稳定。零序三次谐波电流过大，可能引起接地保护误动作。
2.5 引起电力测量的误差。
测量仪表是在纯正弦情况下进行校验的，如果供电的波形发生畸变，仪表则容易产生误差。比如，感应式电能表对设计参数以外的频率的响应不灵敏，频率越高，误差越大，而且为负误差，当频率为1000Hz时，电能表将停止转动。
2.6 干扰通信系统
供电系统中的静止变流器在换相期间电流波形发生急剧变化，该换相电流会在正常供电电压中注入一个脉冲电压，该脉冲电压所包含的谐波频率较高，甚至达到1MHz，因而会引起电磁干扰，对通信线路、通信设备会产生很大的影响。比如电力载波通信、远动装置信号以及与架空线平行的通信线路，谐波的影响都很大。
2.7 延缓电弧熄灭
在超高压长距离输电线路上，较大的谐波电流会使电弧熄灭延缓，导致单相重合闸失败，扩大事故。在消弧线圈接地系统中较大的谐波分量同样会延迟或阻碍消弧线圈在灭弧作用。
谐波是电能质量一个重要的指标。无论从保障电力系统的安全、稳定、经济运行的角度还是从用户用电设备的安全、正常工作的角度，有效治理谐波，将其限制在允许范围之内，还电网一个洁净的电气环境，营造“绿色电网”，已经迫在眉睫。
3 谐波治理的措施
根据谐波国家标准的规定，限制谐波源注入电网的谐波电流，把电力系统的谐波电压抑止在允许范围之内，以确保电能质量和电力系统的安全、经济运行。减小谐波影响应当优先对谐波源本身或者在其附近采取适当的技术措施。如增加换流装置的脉动数、加装交流滤波装置、加装串联电抗器、采用有源滤波器等新型抑止谐波的措施等。
运行经验表明，在谐波含量较高的地区，如果变电所母线安装了电容器进行无功补偿，在设计和运行中注意避免并联电容器与系统感抗的谐振和不匹配，限制电容器对谐波的放大作用。比如，早期变电站的无功集中补偿设备上，大多串接电抗器采用电容器容量的1%配置，而此配置仅起限制合闸涌流作用，对3次谐波起轻微放大，对5、7次谐波放大效果显著，当谐波源用户（钢厂等）增多时，就不能够满足电网安全运行的要求。建议结合实际情况进行整改，针对5次谐波及以上含量较大者可以投入4.5%或者6%的电抗率。
在技术上进行谐波治理的同时，我们更要加强谐波的管理工作，这也是治理电网谐波的重要步骤。
（1）引起重视，并建立长期、规范的分析防治体系。采取更加规范、严谨的预防措施，建立并完善用户入网制度。要认识到谐波污染对电网的严重危害性，结合目前县级电网公司的管理水平，要明确以防为主。要落实监测措施，完善监测设备、仪器；同时要抓好人员培训工作。
（2）建立谐波源用户管理制度，定期对电网内谐波源用户进行测试工作，发现不符合国家标准的现象立即要求整改，从源头切断谐波电流注入电网。
（3）对于用户380V低压补偿电容器组要特别进行设备两部鉴定资质审查，防止不合格产品流入电网。三次谐波污染主要存在于低压配电网中。对用户电容器要加强管理，配置合理的电抗率，或者加装滤波装置。
4 结束语
要防止谐波危害的发生，以适应高效用电和高质量用电的要求，必须加强监督管理，提高防护技术，加大治理力度。邳州市供电公司自从采取上述管理与技术措施加强对谐波源的管理后，有效的控制了谐波源客户的谐波超标状况，杜绝了新投运谐波超标客户的出现。谐波污染清理后，有效提高了电网电能质量，使供用电设备正常工作，减少维护费用，切实降损增效，取得显著经济效益。
参考文献：
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