电网谐波治理概论

    一、概况

    经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。本资料分析谐波基本特性，对配网中谐波的来源和危害进行了详细说明，总结了治理谐波的方法。

    二、谐波的产生及危害

    电力谐波对电力网（用户）危害是十分严重的，它是一种电力污染，一种人们看不见、嗅不到、摸不着的污染。所以往往不被人们注意。对于电力系统，谐波是个很要命的问题！

     1.谐波的危害的产生主要表现在

    当电网中的电压或电流波形非理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50Hz的电压或电流成分，我们将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为谐波。 当谐波频率为工频频率的整数倍时，我们将其称之为整数次谐波，这类谐波通常用次数来表示。例如：将频率为工频频率5倍（250Hz）的谐波称之为5次谐波，将频率为工频频率7倍（350Hz）的谐波称之为7次谐波，依此类推。当谐波频率不是工频频率的整数倍时，我们将其称之为分数谐波。这类谐波通常直接使用谐波频率来表示。例如：频率为1627Hz的谐波。

    2.谐波产生的原因多种多样。比较常见的有两类

    第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。例如三相六脉波整流器所产生的主要是5次和7次谐波，而三相12脉波整流器所产生的主要是11次和13次谐波。

    第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数谐波。

    例如：使用三相六脉波整流器而工作频率为820Hz的中频炉则不仅产生5次和7次谐波，还产生频率为1640Hz的分数谐波。

    谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为发电机和变压器都会产生少量的谐波。但是由于产生大量谐波的用电设备不断增加，并且电网中大量使用的并联电容器所造成的谐波放大，使得谐波的影响越来越严重，从而逐渐引起人们的重视。

    当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，我们将其称之为电网被污染。电网的污染程度用电压波形畸变率来表示，简称THDu。按照国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》的规定：10KV电网的THDu应小于4%，400V电网的THDu应小于5%。谐波与无功电流不同。无功电流只影响电网的电压，并增加供电系统的铜损，通常不会影响用户，也不会影响计量精度。而谐波的影响可以用“无孔不入”来形容。在电网被污染的情况下，所有电网中的设备与负荷均会受到影响。谐波与无功还有一点不同：无功电流在没有补偿的情况下会一直传送到发电机，而谐波电流通常全部被电网中的设备与负荷吸收掉。

    3.谐波造成的危害大致列举如下

    ①由于谐波的频率较高，使导线的集肤效应加重，因此铜损急剧增加。同时变压器铁心由于不能适应急剧变化    的磁通而导致铁损急剧增加。

    ②谐波会影响表计的计量精度。从原理上进行分析：谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网 中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差。对于机械式电能表还会由于高频率谐波所产生的高频涡流阻力而变慢。因为在高次谐波严重的情况下（例如中频炉）会严重影响电能表的计量精度，导致莫名其妙的丢电现象。

    ③精密电子设备（包括电子式电能表）会被严重干扰，导致不能正常工作，甚至烧毁。

    ④所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。含有电容器的设备受影响最为严重，甚至可能导致设备损坏以及电容器爆炸等事故.

    ⑤电机类负荷由于谐波的逆序作用而导致输出扭矩下降。

    ⑥继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障。

    当电网的谐波污染程度小于国家标准的规定时，通常不会对系统造成影响。随着污染程度的增加，谐波的影响就逐渐显现出来。在谐波严重超标的情况下，如果不进行谐波治理，往往会产生很严重的后果。　  谐波源的特性非常复杂，因为谐波的产生不仅仅取决于产生谐波的负荷本身，还与电网的短路容量、电网的组成形势以及电网中的其他负荷的性质有关。因此滤波器无法做成定型产品，必须通过我司技术人员对谐波源现场情况的测试，然后根据现场测试结果进行专门设计。

    三、谐波治理的工作原理

    无源滤波器主要由滤波电容器,滤波电抗器等适当组合成LC滤波装置,滤波器除起滤波作用外,还兼作无功补偿作用.LC滤波器主要有调谐和滤波器,双调谐和滤波器,高通滤波器,C型滤波器等.实际运用中根据谐波电流的分布及大小以及无功需求情况设计成几组滤波器,每一组滤波器对应某一次谐波呈低阻抗,高通滤波器对截止频率以上的谐波均呈现低阻抗,C型滤波具有调谐频带宽,损耗低的特点.滤波器的分组需进行精密计算,既要滤除主要的谐波电流,也要满足无功补偿要求,同时还要防止在某一词整数次频率下由于滤波器与系统阻抗发生并联谐振而产生的谐波电流放大.本公司研发成功的无源滤波消谐无功补偿装置可根据每一用户的具体特点快速合理地提供精确的滤波器设计。

    四、产品主要特点　

    1.针对用户系统专门设计制造，可同时滤除2次到60次的谐波电流，滤波效果明显(平均谐波电流消除率可达70-80%以上)。

    2.既能治理谐波又能补偿无功，治理后谐波达到国家标准要求,并可节电10-30%。

    3.滤波装置投入后用电质量可明显改善，可改善冲击负载引起的电流冲击，减少电压波动和抑制电压闪变，提高稳定性，改善电压质量。功率因数可提高到0.96以上，使用户线损降低可提高配电变压器的承载效率，济效益明显。

    4.采用高性能真空流接触器投切各滤波支路，完善的控制系统，保护功能齐全，具有短路保护、过压保护、过流保护等，运行可靠，操作简单。

    五、谐波治理后带来的好处

    1.安装谐波治理装置后，有效的降低了谐波电流，增加了变压器的有效容量，可增加相应的带载能力，减少扩容所需的投资。

    2.安装谐波治理装置后，可有效的降低变压器的损耗，提高变压器的安全运行系数，保证对谐波敏感的保护装置和器件不发生误动作。起到节能降耗的目的。

    3.节电率达10%～30%，谐波滤除率为70%～80%  减小集肤效应，热损、铜损、铁损、磁损、噪音大为下降，符合国家对能源节约和降耗的指示和可持续发展的要求。

    4.有效抑制谐波电流，10KV侧满足国标GB/T14549-93优化供电质量，避免因谐波造成的交流电波形畸变而造成电网计量具不准而被当地供电部门罚款。

   佛山市顺德区光达电气科技有限公司做为佛山市一家在电能质量、谐波治理、环保节能领域专业从事技术研究、产品制造、工程咨询及整体解决方案设计的高新技术企业，设计的系列无源滤波消谐补偿装置，能够有效解决谐波的危害。既能治理谐波又能补偿无功，可彻底解决谐波污染及提高功率因素，经济效益明显。无源滤波消谐无功补偿装置采用世界上最先进的谐波治理技术，可同时滤除2次到60次的谐波电流；校正能力<5％ THDi. 无源滤波补偿是实际应用最多、效果较好、价格较低的解决方案，它包括三种基本形式：串联滤波、并联滤波和低通滤波(串并混合)。其中串联滤波主要适用于三次谐波的治理；低通滤波主要适用于高次谐波的治理；并联滤波是一种综合装置，它可滤除多次谐波，同时提供系统的无功功率，是应用最广泛的电源净化滤波装置，深受广大客户的好评。

    为便于各企业对该项技术和节能措施的咨询，技术咨询： 电话：0757-22227758 传真：0757-22227748。