摘要:結(jié)合工作實(shí)際,分析了影響電能質(zhì)量的因素，并著重針對(duì)諧波對(duì)電能質(zhì)量的危害提岀具體的治理措施，以期促進(jìn)電能質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量;諧波;治理措施

0 引言

電能質(zhì)量不合格主要是指導(dǎo)致電力用戶(hù)設(shè)備故障或不能 正常運(yùn)行的電壓、電流幅值或頻率偏差，它是電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的具體表現(xiàn)。電能質(zhì)量是現(xiàn)代電力系統(tǒng)*的考核指標(biāo),其關(guān)系到電網(wǎng)能否安全運(yùn)行，是用戶(hù)正常用電的重要保證。

1 影響電能質(zhì)量的因素

1.1諧波分量

1.1.1諧波分量產(chǎn)生的原因

影響電能質(zhì)量的主要因素是系統(tǒng)的諧波電流。諧波電流主要為終端用戶(hù)負(fù)荷引起,大部分情況下，用電設(shè)備的非線(xiàn)性是諧波電流的主要原因。比如電弧爐，負(fù)載周期為2? 8 h,0.5-1 h為熔化階段,此階段的特點(diǎn)是在電極和固態(tài)原料之間形成不穩(wěn)定的電弧，它呈現(xiàn)不規(guī)則波動(dòng)，三相電流不平衡而且數(shù)值較大，具有沖擊性，一般包含的諧波為2、3、4、5等 連續(xù)性低次諧波。

電力系統(tǒng)中諧波源主要分為3種類(lèi)型：（1）系統(tǒng)中的用電設(shè)備。包括電弧爐、電石爐等非線(xiàn)性負(fù)荷，系統(tǒng)中的調(diào)壓裝置，可控硅整流裝置和變頻裝置等，這類(lèi)負(fù)荷工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量諧波。（2）輸變電設(shè)備。輸變電設(shè)備主要指電力變壓器，大容量變壓器一般工作磁密選擇在磁化曲線(xiàn)的近飽和段上，當(dāng)變壓器鐵芯接近飽和時(shí)，磁化曲線(xiàn)的非線(xiàn)性會(huì)使磁化電流呈尖頂波形，從而產(chǎn)生大量諧波 。(3)分布式發(fā)電設(shè)備。風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電設(shè)備均通過(guò)電力電子設(shè)備進(jìn)行并網(wǎng)將產(chǎn)生諧波，造成污染 。

1.1.2諧波分量的危害

諧波分量的危害是多方面的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）諧波分量使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率,使系統(tǒng)的損耗增加。（2）諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，發(fā)生諧振時(shí)，諧波分量瞬間放大數(shù)倍乃至數(shù)十倍。同時(shí)大量的3次諧波流過(guò)中性 線(xiàn)會(huì)使線(xiàn)路過(guò)熱，甚至發(fā)生火災(zāi)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的運(yùn)行安全。 （3）諧波分量影響著系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的正常工作，例如使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短以至損壞;諧波還會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，不但會(huì)造成電機(jī)局部嚴(yán)重過(guò)熱，而且會(huì)增加電機(jī)的附加損耗。（4）諧波不但會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作,而且還會(huì)使二次測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。（5）諧波分量會(huì)對(duì)附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生信號(hào)干擾，輕則產(chǎn)生噪聲,降低通信質(zhì)量，重則導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)無(wú)法正常工作。（6）諧波會(huì)造成設(shè)備材料溫度升高，溫度升高又會(huì)導(dǎo)致額外的損耗。試驗(yàn)證明，溫度每升高1 °C,電機(jī)建自動(dòng)化環(huán)境，借助科學(xué)技術(shù)的支持，確保配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展方向。實(shí)踐表明，配電自動(dòng)化、智能化可以大大提高配網(wǎng)安全 運(yùn)行水平,提高供電質(zhì)量,降損節(jié)能,并充分利用現(xiàn)有設(shè)備的能力降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度。

配套的諧波和負(fù)序治理方案，堅(jiān)持國(guó)家電 能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，按“誰(shuí)污染、誰(shuí)治理”的原則,對(duì)所制定的方案做到 與工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投運(yùn)。對(duì)電力公司來(lái)說(shuō)其責(zé)任是在用戶(hù)注入電網(wǎng)的諧波電流合格的前提下,控制線(xiàn)路的阻抗水平。

1.2間諧波

間諧波是指對(duì)交流分量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，得到頻率不等于基波頻率整數(shù)倍的分量。間諧波電壓含有率： 頻率＜100 Hz的占0. 16%?0. 2%,頻率在100 — 800 Hz之間 的占0.4%?0.5%。其也嚴(yán)重影響著電能質(zhì)量。

1.2.1間諧波產(chǎn)生的原因

間諧波的來(lái)源主要有以下3個(gè)方面：（1）變流裝置：由于負(fù)荷三相不對(duì)稱(chēng)或觸發(fā)角誤差，變流裝置會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生非特征諧波頻譜。（2）交流電弧爐:典型的間諧波發(fā)生源，頻譜屬于連續(xù)頻譜。實(shí)際上，一般的沖擊性負(fù)荷均產(chǎn)生間諧波。（3）通斷控制的電氣設(shè)備:對(duì)工作電壓需要進(jìn)行通斷控制或調(diào)整的 設(shè)備，在工作中均會(huì)產(chǎn)生間諧波，例如電烤箱、熔爐、電焊機(jī)、通斷控制的調(diào)壓器等。

1.2.2間諧波的危害

（1）產(chǎn)生閃變,導(dǎo)致屏閃爍。（2）引起通訊干擾、過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)誤差，影響脈沖接收器正常工作。（3）引起感應(yīng)線(xiàn)圈噪聲，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)附加力矩。

1.3電壓不平衡

電壓不平衡主要是指三相電壓在幅值上可能大小不等，或者相位差不是標(biāo)準(zhǔn)的120°,或兩種情況都有。不平衡情況用電 壓、電流負(fù)序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比來(lái)表示，這個(gè)百分比也稱(chēng)為不平衡度，一般規(guī)定系統(tǒng)中公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值為2%,短時(shí) 間不得超過(guò)4%。

1.3.1三相電壓不平衡產(chǎn)生的原因

（1）事故引發(fā)的不平衡:包括單相接地故障、斷線(xiàn)故障、母線(xiàn)電壓互感器熔絲熔斷等。（2）正常性的三相電壓不平衡：主要是指單相大容量以及沖擊性、非線(xiàn)性負(fù)荷（如電弧爐、工頻感 應(yīng)爐、電力機(jī)車(chē)、單相電焊機(jī)）的應(yīng)用。

1.3.2三相電壓不平衡的危害

（1）三相四線(xiàn)制接線(xiàn)方式下,發(fā)生三相電壓不平衡將增大 線(xiàn)路的損耗。（2）三相不平衡會(huì)使變壓器處于不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行狀 態(tài)，增加變壓器損耗，甚至使其燒毀。（3）三相電壓不平衡會(huì)誘 導(dǎo)電動(dòng)機(jī)中逆扭矩增加，從而使電動(dòng)機(jī)溫度上升，效率下降，能 耗增加，發(fā)生振動(dòng)。

1.4電壓閃變或波動(dòng)

燈具光通量不穩(wěn)定，造成的視感稱(chēng)為閃變。閃變不僅與電 壓波動(dòng)的大小有關(guān)，而且與波動(dòng)的頻率、波形、照明燈具的性能 以及人的視感甚至人腦對(duì)燈光光通量變化的記憶效應(yīng)等因素 有關(guān)。而電壓波動(dòng)是指電壓方均根值（有效值）一系列的變動(dòng) 或連續(xù)的改變。產(chǎn)生電壓閃變和波動(dòng)的主要原因是電弧爐、軋 機(jī)等大功率且快速波動(dòng)性負(fù)荷的應(yīng)用。其危害是電壓波動(dòng)會(huì) 影響工業(yè)生產(chǎn)、居民生活，而閃變會(huì)引發(fā)視覺(jué)疲勞、偏頭痛，甚至導(dǎo)致錯(cuò)覺(jué)等。

1.5電壓暫降或下跌

電壓暫降或下跌是指對(duì)用戶(hù)供電的電壓有效值在短時(shí)間 內(nèi)突然下降，然后又回升恢復(fù)的現(xiàn)象，在電網(wǎng)中這種現(xiàn)象的持 續(xù)時(shí)間大多為0.5-1. 5 s。引起電壓暫降或下跌的主要原因一般是電網(wǎng)、變電設(shè)施故障或負(fù)荷突然出現(xiàn)大的變化。在某些情 況下，電壓會(huì)出現(xiàn)2次或更多的連續(xù)跌落或中斷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電壓暫降和短時(shí)間中斷造成的無(wú)序停電和恢復(fù)損失已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家電能質(zhì)量的問(wèn)題。

2 治理措施

2.1加強(qiáng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和智能化已成為電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的主要發(fā)展趨勢(shì)，加快電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)規(guī)約和通信協(xié)議的統(tǒng)一,建設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

2.2對(duì)非線(xiàn)性用戶(hù)開(kāi)展電能質(zhì)量測(cè)試、評(píng)估工作

對(duì)非線(xiàn)性用戶(hù)開(kāi)展電能質(zhì)量測(cè)試、評(píng)估工作，通過(guò)對(duì)新建污染源電能質(zhì)量問(wèn)題的掌控，為實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究工作的開(kāi)展提 供重要的實(shí)踐基礎(chǔ)。

2.3積極開(kāi)展電能質(zhì)量治理工作

電能質(zhì)量的治理方法主要是濾波及無(wú)功補(bǔ)償，包括采用無(wú)源濾波器和有源濾波器。

無(wú)源濾波器是通過(guò)提供諧波的低阻抗支路進(jìn)行濾波，其存 在的問(wèn)題是：（1）一種參數(shù)只能針對(duì)特定次數(shù)諧波進(jìn)行補(bǔ)償，并 且在一定條件下會(huì)與某次諧波產(chǎn)生諧振而使諧波放大,引起其 他事故；（2）響應(yīng)速度慢，無(wú)法跟蹤動(dòng)態(tài)諧波，進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；⑶只能補(bǔ)償固定的無(wú)功；（4）當(dāng)系統(tǒng)阻抗比較小時(shí)，其補(bǔ)償效 果很難滿(mǎn)足要求；（5）在改變系統(tǒng)阻抗時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生諧振;（6）電容參數(shù)容易改變，穩(wěn)定性差，可能導(dǎo)致失諧。

有源濾波器:發(fā)出相位相反的諧波，通過(guò)抵消實(shí)現(xiàn)濾波，這是將來(lái)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆较颉?/span>

3 安科瑞諧波產(chǎn)品介紹選型

3.1安科瑞有源電力濾波器產(chǎn)品介紹

ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線(xiàn)性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

3.2有源電力濾波器技術(shù)參數(shù)及選型

4 結(jié)語(yǔ)

總之,加強(qiáng)電能質(zhì)量管理相當(dāng)重要，原則上是誰(shuí)污染，誰(shuí)治理。另外，要加強(qiáng)非線(xiàn)性用戶(hù)的入網(wǎng)審查及已投運(yùn)用戶(hù)的動(dòng)態(tài) 監(jiān)測(cè),建立非線(xiàn)性用戶(hù)臺(tái)賬，定期開(kāi)展諧波普查及評(píng)估工作。