配电网中的谐波分析及治理.pdf

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1、2014年第6期信息通信2014(总第138期)INFORMAT10N&C0M^ICATIONS(Sum．No138)配电网中的谐波分析及治理张勇(北京联通，北京100050)摘要：为解决供电紧张的问题，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。因此提高电源的功率因数和降低谐波成分存在着根本的矛盾。文章分析谐波基本性质和测量方法，对配网中谐波的来源和危害进行了详细说明，总结和提出了治理谐波的若干方法。关键词：配电网；

2、谐波中图分类号：TM711文献标识码：A文章编号：1673．1131(2014)06-0016—03谐波治理是综合治理过程，是改善供电品质的重要手段。含小功率电动机，也会产生一定量的谐波。这类设备功率虽小，GB／T14549．1993《电能质量一公用电网谐波》对电网各级电压但数量多，也是电网谐波源中不可忽视的因素。谐波水平进行了量化限制，对用户注入公用电网的谐波电流也2谐波与电容补偿的关系及具体事例分析进行了相应的规定，在主网、城网中，谐波治理有明确的规定和谐波问题是全球电力行业普通存在的问题，各个国家投

3、入要求，而日益发展的农村电网对有关谐波的治理并未引起足够大量资金进行研究和治理。我国涉足这个领域时间尚短，经验的重视，认识还有待提高。和认知程度不足，必然造成不小的浪费。近几年对某公司的电l配电网中的谐波源源设备进行了追踪检测，取得的一些数据也说明了一些问题。1．1发电机产生的谐波以下是对数据中心一个配电机房进行了一次谐波测试，测严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配试结果如表．1。电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。表l发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组

4、必须完2配电室l电容未投投3456全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波入电容电压有效值0I)184912297的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总总谐波畸变率)8．31．74．15．50．94．13会产生少量的谐波。输电和配电系统中存在大量的电力变压电有效值(A)1824413938040280162器。因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作流总谐波畸变率㈤22．26．125．623．73．226．627．4磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化

5、电流呈尖由以上测试数据可知，此次测试的六个配电室中除4配电顶形，内含大量奇次谐波。变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可室，均含有较大量的谐波。达额定电流的5％。为了切实查清谐波对电容器的影响，分四次每次投入60kVAr分别又重新做了一次电容器分步投切与谐波的影响测1．2整流设备产生的谐波试：电流总畸变率(THD％r)由没有投入电容器时的4．8％(L2用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气相)增加到投入四路电容器(240kVAr)时的41．4

6、％，其中11次谐电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。波由1．3％增加到39．O％。出现这种情况是由于感性的系统阻晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方抗和电容器在11次谐波频率附近发生了谐振，从而导致进入电面被普遍采用。它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，容器组和变压器的谐波电流急剧增加。谐波电流对变压器及其而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生所带负荷，均有较大的危害。大量的谐波。有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波当电容器从0kvar分步投入到240kv

7、ar，而负荷电流(Arms)的近40％，是最大的谐波源。由724A下降到605A，功率因数Coscp由0．75提高到0．96。功1-3变频器产生的谐波率因数(PF值)，从0．75提高到0．87；但是从投入180kvar和变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：240kvar数据对比来看，当投入240kvar后，相对于180kvar时，交一直一交变频器和交一交变频器。前者将380V50Hz工频系统感性无功功率不减反增，从192．2kvar增加到204．9kvar，视电源经三相桥式可控硅整流，变成

8、直流电压信号，滤波后由大功在功率从420．4kva增加到427．5kva；说明了由于系统中的谐波率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。后者将固定频率产生的失真功率超过了了补偿的系统无功容量，并使得功率因的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。两者均采数Df，从0．89下降到0．88，导致了系统无功补偿的失效。降低用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分了变压器利用率，额外造成了能耗的增加。次)的谐波。因变