淺談諧波對電力系統(tǒng)的危害及防范措施

一、諧波的基本概念

在理想的電力系統(tǒng)中，電壓和電流波形都是工頻正弦波形，但在現(xiàn)實應(yīng)用中，由于非線性負(fù)荷的存在，電網(wǎng)電壓或電流的波形往往偏離了正弦發(fā)生畸變，畸變波形可以用一系列不同頻率的正弦函數(shù)之和來近似表示。而諧波就是這些非基波頻率的各次波。諧波主要是冶金如電弧爐、電焊機等、化工、電氣化鐵路及其他行業(yè)的換流設(shè)備、非用電設(shè)備產(chǎn)生的，這些設(shè)備統(tǒng)稱為諧波源。

二、諧波對電力系統(tǒng)的危害

隨著諧波源的增加，大量的諧波源電流流入電網(wǎng)，在電網(wǎng)阻抗下產(chǎn)生諧波壓降，是電壓波形發(fā)生畸變，使電源質(zhì)量下降。給發(fā)供電設(shè)備、用戶用電設(shè)備、用電計量、繼電保護(hù)帶來危害。諧波在電力系統(tǒng)及設(shè)備內(nèi)部造成的危害，具體可表現(xiàn)為以下幾點：

1.諧波對旋轉(zhuǎn)電機的影響

當(dāng)諧波電流流過發(fā)電機時，在發(fā)電機端產(chǎn)生諧波壓降，使端電壓波形畸變，諧波電壓或諧波電流在電子繞阻、轉(zhuǎn)子回路及鐵芯中產(chǎn)生附加損耗，這是頻率升高而使集膚、磁滯及渦流損耗增加，使絕緣呢材料承受的電氣應(yīng)力增大，而諧波電流會使變壓器的銅耗增加，并會使鐵芯產(chǎn)生附加震動，產(chǎn)生附加噪音，使附加損耗增加。當(dāng)外電路呈容性時，諧波電路有可能誘發(fā)諧振，對變壓器危害更大。對于供給不對稱負(fù)荷的變壓器磁路的飽和度提高，從而使交流勵磁電流諧波分量大大增加。

2.諧波對電容器的影響

在諧波電壓作用下，使電容器產(chǎn)生額外的功率損耗，實際電網(wǎng)的諧波電壓在許多情況下使正弦波變?yōu)楦獾男螤睿虼耍箃g加大，加速絕緣老化，縮短了電容器的壽命。如果電容器與電網(wǎng)其他部門之間產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振，可能發(fā)生危險的過電壓、過電流，這往往引起電容器熔絲熔斷或電容器損壞。當(dāng)發(fā)生這些故障后，許多運行或檢修人員并意識不到這些。

3.諧波對繼電保護(hù)和自動裝置的影響

繼電保護(hù)和自動裝置對于保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行具有重要意義，注入電力網(wǎng)的諧波，會引起電力網(wǎng)各類保護(hù)和自動裝置誤動或拒動，如發(fā)電機的負(fù)序電流保護(hù)、主變壓器的過流保護(hù)、母線查動保護(hù)、線路各類型距離保護(hù)和高頻保護(hù)等等！

三、諧波的管理及防范措施

1.加強新裝或增容器的諧波源管理：把好投運關(guān)，對具有諧波源的客戶在申請用電時，根據(jù)諧波源和系統(tǒng)公用電網(wǎng)參數(shù)，進(jìn)行諧波預(yù)測計算，對于超出允許值的客戶，需采取限制諧波的措施，與用電設(shè)備同時投運，也就是說，對客戶工程同時設(shè)計、同時施工、同時接入電網(wǎng)。新設(shè)備投運后，進(jìn)行諧波實測復(fù)核，合格者才允許接網(wǎng)運行。

2.在日常工作中，電力部門應(yīng)重視諧波管理，建立健全規(guī)章制度，加強諧波監(jiān)督管理，對有諧波源的客戶要定期測量、檢查，加強管理力度。

3.為提高電網(wǎng)電能質(zhì)量和供電效率，查明電力諧波來源，為對諧波開展有效治理提供依據(jù)，有條件可將基波電能與諧波電能分別計算，并區(qū)別出諧波潮流，根據(jù)情況可對向電力網(wǎng)注入諧波的客戶進(jìn)行處罰計費，使其盡快采取措施，以減少由其注入給電網(wǎng)的諧波量，從而保證電網(wǎng)的可靠運行和不損害線性負(fù)荷客戶的利益。