刘冬玮论文--浅谈南疆港区电网谐波的治理

1、无浅谈南疆港区电网谐波的治理摘要摘要：本文分析了谐波的危害，谐波来源，提出治理谐波的初步建议。关键词：关键词：谐波的危害和来源、谐波治理建议随着港口物流事业的发展，我公司的供电量也不断的增长，以南疆散货物流 1#35kV 站为例，为了使功率因素达到标准，必须投入补偿电容，但是补偿效果往往很难达到标准。经过对本站供电现状的检测，得知是由于谐波引起的。1.1.谐波的危害谐波的危害1.1 谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，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。1.2 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

2、产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。1.3 谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述（1.1）和（1.2）的危害大大增加，甚至引起严重事故。1.4 谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量无仪表计量不准确。1.5 谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。2 2、谐波来源、谐波来源2.12.1 整流和变频设备整流和变频设备是谐波的重要来源是谐波的重要来源天津港散货物流区域的生产设备大量应用了整流和变频等电力电子设备，这

3、就相当于向电网输送了大量的高次谐波（在物流区域以 17 次和 19 次谐波最为普遍） 。 因为无论哪一种变频器，都大量使用了晶闸管等非线性电力电子元件， 不管采用哪种整流方式，变频器从电网中吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉冲的断续方式向电网索取能量， 这种脉冲电流和电网的沿路阻抗共同形成的脉冲电压降叠加在电网电压上， 使电压发生畸变。这也就是该区域高次谐波的主要来源。2.22.2 磁路不对称的变压器群产生的谐波磁路不对称的变压器群产生的谐波一般情况下，三相变压器由于铁芯为“日”形状，中相比边相要短一半，因此，三个磁路的不对称引起变压器励磁电流中含有谐波分量。所以当对空载三相变压器加电

4、压激励时，即使受电侧没有零序电流通路（中性点不接地或三角形接线） ，励磁电流中也会有谐波分量。虽然在实际运行时，这个谐波分量很小，但由于变压器绕组接法以及各绕组和电网各相的连接统一规定时，无则各台变压器励磁电流里的同次谐波彼此叠加， 形成了电网中谐波的又一重要来源。例如，在绝大多数配变中，都是 Y，yn 接线，变压器的中间的铁柱对应的线圈即中相接的都是 B 相，这样的统一接法，就为 3、5、7 等次谐波提供了一个分别互相叠加的条件。在该地区，现有 10kV 用户变压器约 200 多台，如此庞大的用户变群成为了谐波的又一个重要来源。2.32.3 设备布线时由于共模干扰产生的谐波设备布线时由于共模

5、干扰产生的谐波许多电器设备在施工布线时往往会为了方便， 而将动力线和信号线布设得比较近，甚至有时会扎成一捆。这样不仅会影响信号的可靠度，还会因为共模干扰而产生谐波。3 3、谐波治理、谐波治理针对以上情况，为减少谐波产生的机会、减小谐波对电网的危害，我提出以下治理方法：3.13.1 针对整流模块和变频器产生的谐波，提出针对整流模块和变频器产生的谐波，提出“三部曲三部曲”策略策略：3.1.13.1.1 “源头谐波源头谐波”电抗器矫正法电抗器矫正法可利用并联功率因数矫正DC电抗器而同时电源侧串联AC电抗器的方法，使进线电流的 THDV 降低。因为变频器的输入侧功率因数取决于装置内部的 AC/DC 变

6、换电路系统。 这种方法能有效地将大部分谐波消灭在源头，但因为谐波能量分布并不均匀，要无想更彻底地治理谐波，还要配合滤波器。因此引出有源电力滤波器。3.1.23.1.2 装设有源电力滤波器装设有源电力滤波器选用滤波器时，包括传统的 LC 调试滤波器，当前正在推广使用的是有源电力滤波器。 它能够实时地从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含有基波电流。有源电力滤波器能对频率和幅值同时变化的谐波进行跟踪补偿， 其特性不受系统影响，无谐波放大的危险，使用安全系数高，而且可以补充消除产生于变频器、未被电抗器彻底消除的谐波。与电抗器搭配使用

7、的效果非常好。3.23.2 合理布线，抑制滋生合理布线，抑制滋生由于电流去路和回路之间的共模干扰效应也会产生谐波， 因此合理布线是避免传输线路产生谐波的好方法。 即将信号线与动力线分开配线， 并多采用双绞线， 这样可以很好的保证供电质量，避免传输中产生谐波干扰，起到“抑制谐波滋生”的效果。3.33.3“用户变压器群系统规划用户变压器群系统规划”法法针对变压器群磁路不对称产生的谐波，可以改变部分运行、接线方式， 从而减小谐波的产生、 叠加、 放大、 产生危害的机会。无有意识的将配变中间相改接 A 或者 C 相， 可减少变压器群产生的谐波。在可能的情况下，接成，yn 形，将谐波在高压侧消化。在改变接线方式的同时，增加电网的短路容量、提高电气设备的短路比，可以更好的降低谐波对同一电网上其他设备的影响。加强运行时的实时控制，避免轻负荷、高电压的运行状态，以减少谐波电压过高对系统电器设备的影响。 这种方式可以大量减少维护改造费用，也是最经济实惠的治理方法。在港口电力运行中“谐波污染”已经成为电网内三大公害之一，只有各方面都重视起来