谐波的危害与治理

电力18讯：    
广东电力东莞供电局  叶柱辉

随着工业的发展，客户的用电量不断增长，谐波的影响和危害也日益严重。

1 谐波源

电力系统中谐波源有以下几种：一是各种非线性用电设备，如换流设备、调压装置、电气化铁道、电弧炉、光灯、家用电器以及各种电子节能控制设备等是电力系统谐波的主要来源。这些设备即使供给它理想的正弦波电压，它取用的电流也是非线性的，即有谐波电流存在。这些设备产生的谐波电流也会注入电力系统，使系统各处电压产生谐波分量，这些设备的谐波含量决定于它本身的特性和工作状况，基本上与电力系统参数无关。二是供电系统本身存在的非线性，元件这些非线性元件主要有变压器励磁支路、交直流换流站的晶闸管控制元件、晶闸管控制的电容器、电抗器组等。三是家用电器，如荧光灯等的单个容量不大，但数量很多且分布于各处，又难以管理。如果这些设备的电流谐波含量过大，会对电力系统造成严重影响，此类设备的谐波含量，在制造时即应限制在一定的范围之内。

2 电容器不能正常投入问题的分析

通常将低压电容器组接到配变二次侧或0.4 kV母线上，以补偿变压器和负荷的无功损耗，由于无功自动补偿装置能够根据负荷的变化自动投切电容器组，使功率因数保持在0.9以上，且不过补偿，能够获得良好的补偿效果。但装设电容器后系统的谐波阻抗随系统的谐波频率不同会发生变化，即可大可小，并且当系统的谐波频率达到某一特定值时，并联电容器可能会与系统发生并联谐振或导致该次谐波被放大。谐波电流一旦被电容器放大并迭加在电容的基波电流上，这将使流过电容器电流的有效值增加，电力电容器会由于谐波电流引起绝缘介质损耗加大、温度升高，加快电容器绝缘老化，甚至引起过热使电容器损坏。此外，谐波电流放大引发的谐波电压增大一旦叠加在电容器的基波电压上，同样会使电容器承受电压有效值增大，并且电压峰值也会大大增加，造成电容器发生局部放电，这也是电容器损坏的一个主要原因。由于电容器对谐波电流的放大作用，它不仅危害电容器本身，而且会危及电网中的其它电气设备，严重时会造成电气设备损坏，甚至破坏电网的正常运行。因此，当谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时，引起谐波电压与谐波电流的放大是影响电容器正常运行原因之一。 存在非线性负荷的客户要保证电容器的正常运行，必须要解决好电容器对谐波电流的放大问题，而解决问题的根本方式就是采取措施抑制谐波的产生。

3 谐波对配网的危害

谐波除了影响电容器正常运行之外，还会对以下设备造成危害：

3.1 对变压器的影响

谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3次及奇倍数谐波，对三角形连接的变压器会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成谐振，使变压器附加损耗增加。

3.2 对配电线路的影响

线路阻抗随着频率的升高而增加，谐波电流使线路的附加损耗增加，而供电电网的损耗大部分为变压器和线路的损耗，所以谐波是导致电网网损增加的一个重要因素。线路的分布电感和对地电容与产生谐波的设备组成串联或并联回路，在一定的参数条件下，会发生串联谐振或并联谐振，而且所产生的谐振过电压和过电流对相关设备的危害性较大。在适当的条件下还会形成谐波放大。而谐波电压、电流放大会引起继电保护装置误动甚至损坏。

3.3 影响继电保护和自动装置的正确性

谐波影响以负序(基波)量为基础的继电保护和自动装置，因为按负序(基波)量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加谐波干扰(电气化铁道、电弧炉等)则可能引起发电机负序电流保护误动跳闸，产生严重后果。系统中不明原因的误动和拒动，与谐波不无关系。谐波超标，会严重威胁配电系统的安全稳定运行。

3.4 影响计量装置的准确性

电能计量装置按50Hz标准的正弦波设计，供电电压或负荷电流中的谐波成分会影响感应式电能表（尤其是电子式电能表）的正常工作。有谐波源存在时，该处用户的电能表的记录应为其吸收的基波电能减去小部分谐波电能，故谐波能使电能计量装置产生误差。

4 谐波的治理

GB/T 14549-1993《电能质量―公用电网谐波》对电网各级电压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做了相应的规定。目前对谐波的危害没有引起足够的重视，往往认为谐波治理是电力部门的事情，是一种单边行为，这是一个很大的误区，作为电力归口管理部门有必要加强谐波治理方面的宣传，强调谐波治理的重要性和必要性。在对谐波准确测量的基础上，提出适合用户的治理方案。这样做，不仅能够改善整个网络的电能质量，同时也能延长用户设备使用寿命，提高产品质量，降低电磁污染，减少能耗，提高电能利用率。谐波存在多方面的危害，采取必要的有效手段，避免或补偿已产