谐波治理方案范文（精选10篇）
谐波治理方案 第1篇
关键词：炼油装置,变频器,谐波,治理
0 引言
进入新世纪这十年, 中国炼油能力激增, 炼油装置越来越大型化、基地化, 变频驱动的节能降耗给炼油工业带来了巨大收益, 同时也带来了严重的高次谐波污染[1], 使整个电网电能损耗增加, 继电保护装置误动, 对电力系统的安全、经济运行造成极大的影响。鉴于谐波带来的严重危害, 在新建项目的方案上针对低压系统有三种抑制谐波和消除谐波的选择:低压调谐滤波器、低压谐波滤波器、低压有源滤波器。因为是新建项目无法现场实测, 导致在设计方案上大家出现了争议, 不同的方案造价差别巨大, 鉴于此原因, 本文采用美国OTI公司开发的高级电力系统应用软件ETAP对炼油装置变配电所进行谐波仿真分析, 来分析该炼油厂总变配电所110 k V、6 k V及下级装置配变电所6 k V、0.4 k V系统谐波的含量, 从而确定谐波治理方案。
1 供配电系统简介
针对华北炼油质量升级项目, 该项目新建一座110 k V总变电所, 担负该厂区域内的供电任务。新建总变电所内各设110 k V主变两台, 单台容量分别为40 MVA, 电压等级为110 k V/6 k V, 厂区内设四座6 k V配变电所。厂区内工艺装置和连续运行的公用设施80%用电设备负荷等级为一级、二级, 总计算负荷约24 MW。每套装置低压变频负荷约为1 000 k W, 全厂只有一套6 k V变频装置, 负荷容量为2 200 k W。供电系统简图如图1所示。
2 谐波仿真计算和分析
ETAP电力系统计算软件依据标准IEEE-519、IEEE-141和ANSI/IEEE 399设计的。该软件首先进行基波时的潮流计算, 再以潮流计算结果为谐波指数计算提供基波母线电压和支路电流[2], 然后对系统中的谐波源的谐波频率进行潮流计算。
2.1 谐波电压电流畸变率依据的标准
目前国内谐波电压、电流畸变率依据的标准是国标GB/T14549-93《电能质量公用电网》, 至今为止仍然是一本推荐性标准, 而不是强制执行的标准。其次, 该标准条文中也未提到是否依据或等同于国际、国外标准。经翻查国际电工委员会编写的IEC61000标准发现国标GB/T14549-93内的条文与IEC61000内的部分章节基本一致, 但是对于工业企业的厂内连接点部分, IEC61000明确规定了其电压畸变率限制值, 允许工业企业的厂内连接点有较高的畸变水平。这点对于工业企业是至关重要的, 直接影响了整个项目的设计方案和投资造价。最后, 对比国际标准IEEE-519-1992《IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems》, 笔者发现公用电网的谐波电压畸变率国标与国际标准IEEE-519也是基本一致, IEEE-519略微严格一些。而谐波电流的畸变率有没有国家标准, 只能对电流的绝对值进行考核。所以, 在进行电源质量考核时, 通常先确定谐波源对本级电网引起的电压总谐波畸变率, 据此可以求出一个公共连接点注入电网的总谐波电流允许值。根据以上分析, 应用ETAP软件进行谐波计算时, 公用电网的谐波电压、电流的畸变率则是参照国际标准IEEE-519-92执行, 见表1、表2。
2.2 谐波计算结果分析
该炼油项目全厂低压变频装置约为80套, 均采用的是ABB公司的ACS800系列的变频器, 该变频器配有内置的主动式整流模块和进线侧滤波器, 称为低谐波传动, 其谐波产生率见表3。本次谐波计算重点分析110 k V总变电所110 k V、6 k V母线上的谐波含量及下级带有6 k V高压变频的装置配变电所6 k V、0.4 k V母线上的谐波含量, 正常工况下, 系统采用单母线分段方式接线, 按供电系统简图1运行ETAP谐波计算程序, 首次计算调谐装置不投入运行, 完成谐波潮流计算。计算报告见表4、表5。
由以上计算可知:a) 装置配变电所0.4 k V母线 (0.4 k V-1�.4 k V-2�.4 k V-3�.4 k V-4) 电压总畸变率满足标准要求, 但5次电压谐波超标, 该四段0.4k V母线电流总畸变率均超标;b) 装置配变电所0.6k V母线 (6 k V-16 k V-2) 电压总畸变率和各次畸变率均满足标准要求;带有高压软启装置的6 k V-1段母线电流总畸变率超标, 6 k V-2母线电流总畸变率满足标准要求;c) 110 k V总变电所0.6 k V母线 (M-6k V-1M-6 k V-2) 电压总畸变率和各次畸变率均满足标准要求;装置配变电所6 k V-1段母线的上级母线M-6 k V-1段母线电流总畸变率超标少许, M-6 k V-2段母线电流总畸变率满足标准要求;d) 110 k V总变电所110 k V母线 (M-110 k V-1M-110 k V-2) 电压总畸变率和各次畸变率均满足标准要求;总变电所M-6 k V-1段母线的上级母线M-110 k V-1段母线电流总畸变率超标少许, M-110 k V-2母线电流总畸变率满足标准要求。
经上述分析可知, 该供配电网络畸变最严重的是电流畸变, 究其根本, 是因为变频装置属于电流源型谐波源, 其畸变电流造成的电压畸变取决于电源阻抗[5]。阻抗愈大则由同一电流畸变所造成的电压畸变就愈大[6]。对于10次以下的谐波而言, 供电网络通常是感性的, 所以电源阻抗就和频率成正比, 谐波次数越高, 所造成的畸变就越大。针对这样的谐波状况, 首次采取优化系统的方式进行谐波治理, 如若该种方式谐波治理不理想, 才推荐采用无源或有源滤波器这种高成本的方式治理:a) 增加系统容量和中性线截面[7]。该系统最大运行方式下的短路容量为1 200 MVA, 最小运行方式下的短路容量为700 MVA, 以上计算是按系统最小运行模式下来考虑的, 系统实际运行状况并非是这样恶劣的, 所以在计算中适量地放大系统的短路容量, 观察该系统谐波的变化。同时增大中性线截面, 避免中性线长期过流导致的导线局部温升过高, 绝缘老化现象, 消除引起火灾事故的隐患;b) 适量地增加变压器阻抗[7]。目前110 k V主变压器的短路阻抗是按照12%考虑的, 为了减小系统短路电流及改善电网电能质量, 适量地增加主变压器的短路阻抗, 调整到16%, 观察该系统谐波的变化;c) 改变谐波源的配置方式。将非线性负载均匀地布置到各个母线段, 适当地分散或交错使用, 限制谐波量大的工作方式。其次, 改变电容器组的安装位置或调整电容器组的无功出力。通过增加串联电抗器和电阻器, 电容器可进一步用来滤除5次谐波;d) 减少电动机负荷[7]。经过与工艺专业沟通, 根据工艺装置实际运行工况, 调整电动机负荷, 观察该系统谐波的变化。再次进行仿真计算, 计算结果见下表:计算报告见表6、表7, 波形图如图2、图3、图4所示。
经过以上计算, 得出以下结论:
a) 增加系统短路容量, 使110 k V母线处的谐波畸变减小;b) 增加变压器阻抗, 使110 k V和6 k V母线处的电压畸变减小;c) 减小电动机负荷, 使110k V和6 k V母线处的电压畸变减小;d) 改变谐波源的配置方式, 使6 k V母线和0.38 k V处的电压畸变减小;e) 装置配变电所带有高压软启装置的6 k V-1段母线电流总畸变率仍然超标, 导致总变电所M-6k V-1段母线的上级母线M-110 k V-1段母线电流总畸变率超标。
对于延迟焦化装置高压软启装置是所有炼油装置中使用频率最高的装置单元。该装置软启设备的工况是每8 h起动一次, 每次起动时间大概是10 s~20 s左右, 起动完成后, 将软启装置切除。切除后, 装置配变电所6 k V-1段母线电流总畸变率为2.16%, 总变电所M-6 k V-1段母线总畸变率为2.29%, M-110k V-1段母线电流总畸变率为2.29%, 也是满足标准要求的。所以笔者认为对于每天或每周内仅在几十秒内电流谐波超标的6 k V及110 k V母线无需进行专项谐波治理。
3 结语
石化炼油企业虽然低压变频器、整流器等的非线性负荷数量众多, 引起的谐波也令人担忧, 但是经过仿真的谐波潮流分析, 只要合理地选择供配电设备, 优化设计方案, 能够很有效地降低谐波含有率, 降低工程造价成本。同时, 对于像连续重整、延迟焦化等装置需要配置高压软起装置或高压变频装置的单元, 因为软启装置秒级运行的特点, 也无需针对此点进行高投入的谐波治理。
参考文献
[1]张强.ETAP软件在海洋石油平台电力系统谐波分析中的应用[J].船舶, 2012, 23 (2) :60-64.
[2]戴北北.ETAP User Guide 7.5.5[M].Irvien:OTI, 2013.
[3]Static Power Converter Committee and the Transmission and Distribution Committee.IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems[S].New York:Institute of Electrical and Electronics Engineeres, Inc., 1993.
[4]余颖, 郭宏.EDSA仿真软件在电力系统谐波分析中的应用[J].中国修船, 2008, 21 (2) :20-22.
[5]曹锦红.空冷变频装置的高次谐波电流对厂用电系统的影响[J].电气时代, 2013 (7) :54-57.
[6]王兆安, 杨君, 刘进军, 等.谐波抑制和无功功率补偿[M].第2版.北京:机械工业出版社, 2006
矿井谐波治理过程 第2篇
关键词:电容器 谐波 电能质量
1 用户的供电情况
国投新集集团刘庄煤矿110kV变电所由上级变电站提供的两段110kV母线供电,经3台主变(3#主变容量40MVA、1#、2#主变容量20MVA)降为3段10kV母线为该公司下级负荷供电。3台主变互为冷备;本次测试时是3#主变投入使用,3段10kV母线间母联开关闭合。供电方式为单母线供电。本次测试点位置为10kV母线。
2 负荷情况
国投新集集团刘庄煤矿10kV母线上主要负荷为主副井提升机;测试时负荷都正常运行;10kV母线上有SVC一套,测试时正常投运。
3 谐波来源分析
3.1 中国矿大专家对电容器损坏解析 2008年6月14日,电气安全与智能电器研究所人员来矿对此事进行分析与研究,没有对电能质量进行测量,只分析电容器损坏原因与初步解决方案:①电网中的过电压;②谐波对电容的影响;③差流保护失灵(合肥设计院设计电气接线图错误)。
3.2 NOKIAN 济南技术服务中心对谐波数据进行分析
2008年6月19日, NOKIAN 济南技术服务中心对刘庄矿谐波数据进行分析,当时由1#、2#主变分列运行带全矿负荷,SVC动补系统投入三次、四次、五次滤波通道,因当时供电状况,动补系统(SVC)无法退出运行进行测试。因此,只能在动补系统运行情况下,对刘庄矿变电所谐波数据进行测试,此次测试二个测量点(2#主变低压侧、主井柜),分别对2#主变低压侧、主井开关柜进行测试,其分析:在测量2#主变低压侧这个测量点时:2次谐波达到35A,7次为13A、11次为16A、13次为13A;在测量主井柜这个测量点时(动补投入运行):2次谐波达到40A,7次为13A、11次为40A、13次为30A;从数据分析来看,2次、11次、13次谐波较大,电压畸变率超出国标4%,确定刘庄矿的谐波源来自变频主井提升机,同时分析其110KV电源侧电网质量很好。
3.3 9月13日,动补厂家:辽宁鞍山荣信公司技术人员再次到矿进行测试,测试情况如下:
3.3.1 执行标准
3.3.2 测试方法
谐波测试时间间隔为3秒钟,采样时间不小于8个工作循环。
谐波测试时段为:
2008年09月14日11:10 至09月15日11:10
电压信号取自10kV母线PT二次侧,电流信号取自10kV母线CT二次侧。
3.3.3 测试点位置:10kV母线进线柜。
3.3.4 测试仪器:FLUKE1760型谐波分析仪。
4 治理过程
4.1 更换电容器 6月20日,与动补厂家签订协议,更换现有丹东电容器换面库柏电容器,电容器协议中要求在2008年10月底到位。
7月8日至7月15日,动补厂家维护技术人员来矿对其动补系统进行滤波电抗器间距改造(H5、H7、H11次滤波通道)。8月3日,所有滤波通道投入运行。
4.2 3#主变投入运行 7月14日,刘庄矿3#主变投入运行,其主变运行方式:3#主变带10KV II、III段,与1#主变分列运行,动补系统电流采样更改至3#主变低压侧开关柜。
4.3 主井供电改造 9月底,主井供电改造工程完工;由原来的三路进线增加到5路。
5 最终测试结论
10月电容器更换后, 110KV变电所主变已由原20000KVA已经换成40000KVA变压器,系统最大与最小短路容量发生变化,在更换库柏电容器完毕后,对动补系统进行调试;2009年1月8日—至1月10日,动补厂家技术人员再次到矿进行测试,分别对10Kv母排和主井302柜进行测试。
5.1 对10Kv母排测试
5.1.1 用户的供电情况 国投新集刘庄煤矿110kV变电所由2路110kV母线供电,经3台主变(主变容量均为40MVA)降至10kV为国投新集刘庄煤矿3段母线供电。测试时1#、2#主变未投入,10kVI段、Ⅱ段和Ⅲ段之间母联开关闭合。供电方式:单母线供电。本次测试点为10kV母线Ⅲ段。
5.1.2 负荷情况 所测母线所带负荷情况:主提升机和副提升机;测试时负荷的工作情况:主提升机和副提升机最大负荷运行(额定载重:40吨,最大提升载重:36吨);测试母线上装有我公司生产的SVC补偿装置,补偿容量为24MVar。
5.1.3 测量说明 测试目的:国投新集刘庄煤矿原有电容器为丹东欣泰,现全部更换为上海库柏,为了考核电容器更换后SVC的工作情况,特进行本次电能质量测试。
5.1.4 测量结论 测试结果以95%概率大值作为判断合格与否的依据。(95%概率大值指将测试值由大到小次序排列,舍去前5%的大值,取剩余实测值中的最大值)
各次谐波电流均符合国家标准。
其他各项电能质量指标
功率因数:平均功率因数约为0.96。
最大无功冲击:8.39Mvar。
结论:经过测试,国投新集刘庄煤矿110kV变电所10kV母线各项电能指标均符合国家标准。
5.2 对302主井柜测试
5.2.1 供电方式情况 国投新集刘庄煤矿110kV变电所由2路110kV母线供电,经3台主变(主变容量均为40MVA)降至10kV为国投新集刘庄煤矿3段母线供电,测试时1、2号主变未投入,10kVI段、Ⅱ段和Ⅲ段母线间母联开关闭合。供电方式:单母线供电。本次测试点为10kV母线Ⅲ段所带的主提升机支路。
5.2.2 负荷情况 测量线路所带负荷情况:主提升机;测试时负荷的工作情况:主提升机最大负荷运行(额定载重:40吨,最大提升载重:36吨);主井提升机支路上没有补偿装置。
5.2.3 测量结论 测试结果以95%概率大值作为判断合格与否的依据。(95%概率大值指将测试值由大到小次序排列,舍去前5%的大值,取剩余实测值中的最大值)
10、11、12、13、14、22、23、24、25次谐波电流超标,谐波电流值与国标值比较如下表所示:
其他各项电能质量指标
功率因数:平均功率因数约为0.4。
最大无功冲击:11.50Mvar。
结论:经过测试,国投新集刘庄煤矿110kV变电所主井提升机支路10、11、12、13、14、22、23、24、25次谐波电流超标,电压短时闪变和长时闪变超出国家标准,其他各项电能指标均符合国家标准。
6 结论
经过测试,国投新集刘庄煤矿110kV变电所10kV母线各项电能指标均符合国家标准。
参考文献:
[1]GB/T 14549-93.《电能质量 公用电网谐波》.
[2]GB 12326-2000.《电能质量 电压波动和闪变》.
[3]GB 12325-90.《电能质量 供电电压允许偏差》.
谐波治理方案 第3篇
1 石化企业变配电所谐波计算概述
(1)石化企业变配电所谐波的危害近几年来,随着石化企业变配电体系建设的不断发展完善,石化企业的用电过程得到了有效的保证,为石油化工的应用市场提供了足够的电力支撑。但是,在实际的变配电运行过程中,谐波问题也严重的干扰了变配电所的正常运行过程。在这样的背景下,要不断引进先进的石油化工谐波计算方法,动态性的进行对石化企业谐波计算过程的优化设计,并进行关于建立完善的石化企业谐波计算体系的研究工作。与此同时,石化企业谐波计算的分析研究,也要从石油化工变配电所的谐波的具体类型出发,来进行相关的石化企业谐波计算体系的制定。与此同时,在进行石化企业谐波控制研究过程中,最关键的就是将谐波计算的各个要素和分析计算方法结合在一起,形成一个完善的石化企业谐波计算模式。与此同时,石油化工行业作为我国支柱性行业之一,在进行石化企业谐波计算过程中,为了保证石油化工运行过程得到稳定的电力支持,就更需要优化现有的石化企业谐波计算工作体系。这就要求在后续的石化企业谐波计算过程中,从计量的石油化工变配电所谐波出现的具体情况出发进行研究,规划相应的计算方法。
(2)石化企业谐波计算探析在进行石化企业谐波计算过程中,计算的结果和所选用的计量标准是利用仿真计算软件完成的,并使用IEEE-519标准以及ANSI/IEEE 399作为计算的标准,根据所得到的变电所的谐波潮流数据,进行其他的关键性谐波数据的分析计算。与此同时,在进行石化企业谐波计算的标准选择过程中,行业范围内关于谐波计算的计量标准层面已经基本形成了共识,即:按照GB/T14549-93的具体标准,进行对于谐波的电压畸变率、谐波电流分量的计算,进而将数据输入ETAP软件,最终得到相应的谐波数据。
2 治理石化企业谐波问题的对策探析
(1)加强石化企业谐波管理控制体系随着现代石化企业谐波计算技术的发展,只有树立一套完善的石化企业谐波计算控制体系,才能够保证石化企业谐波计算的标准性和规范性,进而可以根据得到的相关参数数据。作出相应的治理措施。在具体的石化企业谐波管理过程中,要求石化企业要充分参考国家的相关的谐波计算标准,并在进行治理实验措施的决定过程中,选取单因素实验方法,对于谐波的总压、电流畸变率进行控制,与此同时,还要注意提升石化企业谐波监督控制的水平,进而达到治理谐波问题的目标。
为了实现这一目标,就需要石化企业谐波计算过程根据谐波计算的实际情况,加大对于所使用的石化企业谐波计算分析软件的管理力度,切实去履行对于石化企业谐波计算过程的质量管理工作。与此同时,还要对石化企业谐波计算方法体系进行优化设计,解决威胁到石化企业谐波计算精确度问题,提升谐波处理的稳定性。
(2)依据石化企业谐波计算的相关标准完善结果精确度控制过程石化企业谐波计算的一线工作人员是影响一个石化企业谐波计算过程的重要因素。针对目前许多石化企业变配电所谐波分析工作人员存在专业技术不高的情况,相关石化企业要聘请专业人员对一线石化企业谐波计算分析工作人员进行专业仿真计算软件应用知识的教育,并在变电所范围内,定期开展石化企业谐波分析计算专业知识讲座,以求提升石化企业变配电所分析工作人员的专业技术水平,确保石化企业电力供应工作的顺利完成。与此同时,为了确保石化企业谐波计算作用的正常发挥,石化企业要严格结合相关的行业计算标准,不断完善现有的石化企业谐波计算管理体系,保证最终得到的石化企业谐波计算结果的科学性和稳定性。
3 结语
综上所述,国家对石化企业谐波计算分析工作重视程度正在不断提升,这就要求石化企业变配电所谐波计算的方法选择过程、结果精确度控制过程要不断满足供电工作的实际需要,建立和完善石化企业谐波计算分析管理体系,确保石化企业谐波计算结果的应用有效性。
摘要：目前,石化企业谐波计算过程仍然存在着一些问题,导致谐波计算应用效果难以得到有效保证。与此同时,石化企业谐波计算工作将决定电力供应效果、石化企业设备运行情况,是事关一个石化企业生死存亡的关键过程,其检验质量的作用,还与采用的计算方式、电子计算软件息息相关。在这样的背景下,就需要针对石化企业谐波计算中几个问题进行相关的研究工作,并给出相应的解决措施。
关键词：石化企业,变配电所,谐波计算,问题,治理方案
参考文献
[1]孙伟.谐波管理及谐波治理探讨[J].电子技术与软件工程,2013,(02).
[2]刘昌平.浅谈谐波对电网的危害及防治措施[J].电子制作,2013,(07).
[3]朱亮.供电系统中谐波的危害及治理措施[J].上海电力学院学报,2013,(02).
钢铁企业的无功补偿与谐波治理 第4篇
【关键词】冶金企业；无功；谐波；防治；效益
1. 概述
电力系统中大量的负荷是电感性的，因此我们将吸收感性无功功率的负荷称为“无功负荷”，而将吸收容性无功功率的设备称为“无功电源”。无功补偿就是吸收或供给适度可变的无功功率，以改善交流电力系统的供电质量。冶金设备具有容量大、大部分为感性负载、电流冲击大、起制动频繁、快速性、自动化程度高、工作连续性等特点，是用电的大户。用电设备大量使用直流电动机和变流器驱动、交流电动机变频调速驱动、变压器、电抗器、电力电子装置等非线性负载。
2. 常用的无功补偿的方法和作用
企业常用同步补偿机、同步电动机、同步发电机、并联电容器、静止无功补偿装置、静止无功发生器。通过无功补偿，可以提高供电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗；稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。在电弧炉炼钢、轧机等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。
3. 谐波的产生及危害
（1）谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解得到的大于基波频率数倍的各次分量，通常也称为高次谐波。每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角。谐波可以分为偶次与奇次谐波，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
（2）谐波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，其中主要的谐波源是各种电力电子装置，如整流装置、交流调压装置。电压源型变频器的逆变部分使用的是快速电力电子半导体器件如IGBT，使得变频器从电网中吸取的是由频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成的非同期正弦波电流。
（3）造成电力系统的无功冲击、电压闪变、波形畸变及谐波危害的根源主要来自系统外部用电负荷，因此解决电力系统的无功补偿及谐波治理应首先从源头抓起，改善用电设备的自然功率因数和减小用电负荷的谐波是根本措施，同时采用人工补偿和滤波方法。
4. 无功补偿谐波治理方法
4.1设置并联电容器。
电容器大量用于电力系统的无功补偿和谐波滤波。其补偿方式有以下几种。
4.1.1就地无功补偿及滤波。
在低压负荷侧采用低压并联电容器串接电抗器对单台用电设备进行补偿。
4.1.2分散无功补偿及滤波。
对负荷分散和功率因数较低的车间变电所，采用低压并联电容器串接电抗器，安装在各个低压电气室，可减少线路损耗和提高变压器的输出功率。
4.1.3集中无功补偿和滤波。
在总降变电所或功率因数较低、负荷较大的配电室的高压母线上集中安装高压电容器组串接电抗器，如图5中的C4、L4部分。目前大中型钢铁企业普遍采用这种方式。
一般无功补偿装置同时具有谐波滤波作用。
4.2静止型动态无功补偿及谐波滤波器SVC（static var control）。
（1）静止无功补偿装置简称SVC（StaticVarCompensator）是指没有运动部件的无功补偿装置。由于使用晶闸管的静止无功补偿装置具有优良的性能，近年来，在世界范围内其市场一直在迅速而稳定地增长，已占据了静止型无功补偿装置的主导地位。因此SVC往往专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器（TCR），晶闸管投切电容器（TSC），以及这两者的混合装置（TCR+TSC）或者晶闸管控制电抗器与固定电容器的混合装置（TCR+FC），晶闸管控制电抗器与机械投切电容器的混合装置（TCR+MSC）等。
（2）SVC的作用在于保持系统电压稳定，减少电压闪变；吸收动态无功功率，减小损耗；提高功率因数；吸收高次谐波，减少谐波公害；补偿三相负荷的不平衡特性；提高供电系统的动态和静态稳定性，保证供电质量。
4.3LC无源滤波器。
LC滤波器也是无源滤波器，是抑制滤波的一种传统、常用的方法。是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置，与谐波源并联使用。这种方法即可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。
4.4有源滤波器APF（active power filter）。
有源电力滤波器是一种新型动态无功补偿滤波装置，由自关断电力电子器件构成。与无源滤波器的最大区别在于，它向交流电网注入补偿电流，其幅值与负载注入电网的谐波电流的大小相等，相位差180°，以抵消负载所产生的谐波电流。它由静止功率变流器构成，具有电力电子变流器的高可控性和快速响应性，能有效地解决无源滤波器存在的缺点，是电力系统无功补偿谐波治理的发展方向。
5. 冶金企业的无功补偿及谐波滤波技术
钢铁企业的用电设备，按工艺大致可分为高炉、转炉或电弧炉、初轧、热带连轧、棒线材连轧、冷轧及有色金属电解等，普遍采用直流电动机晶闸管变流器供电或交流电动机变频调速，普遍存在无功冲击大，功率因数低，谐波含量大，电压波动和闪变，电力损耗大，吨钢耗大等问题。为此，普遍对用电设备应用多重化多相变流技术和设置无功补偿及谐波滤波器，对改善电网供电质量、节省电能、提高用电设备出力、降低吨钢耗起到了积极作用。轧机、电弧炉等冶金设备使电网电压发生波动和闪变，三相不平衡，电网功率因数低，线路损耗增加，谐波含量超标，已造成谐波公害，严重危害电力系统的安全运行和电气设备的安全经济运行。因此，解决好电力系统的无功补偿和谐波治理问题对于保证电力系统电能质量及安全运行、降低损耗、提高用电设备出力等具有重要意义。
5.1隔离干扰源，减少谐波侵入。
针对电控系统，我们采取了隔离的方法。所谓隔离干扰，是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，便它们不发生电的联系。首先我们将变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立。在变频器的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。其次我们将电动机和变频器之间的电缆全部加穿钢管敷设。
5.2改造电力电子装置，减少谐波含量。
针对除尘风机等大力率用电设备进行了改造，增加辅助控制来减少或消除谐波，主要采用的技术方法有：
（1）在变频器交流输入侧设置交流电抗器，增大整流阻抗使整流重叠角增大，减小高次谐波。
（2）在整流桥和滤波电容之问串联直流电抗器进行滤波，提高功率凼素。
5.3安装电力滤波器，提高滤波性能。
为了降低变频器输出的高频电压强度或改善电磁兼容性能及电机的运行工况条件，净化电网，电力滤波器能有效地抑制谐波的传导干扰。滤波器一方面起到改善电网的平衡度，提高传动系统的性能，维护电机的使用周期，另一方面也保证了电机稳定运行，满足生产的要求。为了抑制谐波，可以选择在电源与变频器输入侧之间加装滤波器。通过仿真和实验数据，，它具有以下主要功能作用：
（1）增大输入阻抗来有效抑制高次谐波电流。
（2）减少电源浪涌对变频器的冲击。
（3）减少三相电源不对称对变频器的影响，提高输入电源的功率因数。
（4）降低进线电流的波形畸变率。也可以选择在变频器输出侧安装滤波器，它具有以下主要功能作用：降低变频器IGBT开关时的电压峰值及du/dt值；减少电缆容性充电电流，增加电缆的临界长度。
6. 结束语
谐波治理方案 第5篇
对各种照明设备采取必要的谐波治理措施, 不仅有利于供电系统电能质量的改善, 同时也有利于广大电力用户权益的维护[4]。该文通过分析现有的照明设备的谐波情况, 以含有大量非线性照明设备的某配电站为例, 建立仿真模型, 对现有谐波情况进行谐波治理, 以期指导具有类似谐波问题的治理。
1 主要照明设备的谐波分析
大型灯会、商业广场、办公大楼、工矿企业、道路交通及医院等都要使用大量的荧光灯具和LED灯等照明设备, 其镇流器部分为非线性负载, 将产生谐波电流, 其中3次谐波最多。当多个荧光灯接成三相四线负载时, 在系统中性线上将产生很大的3次谐波电流。而且LED灯需要低压直流电驱动, 为了从交流电源得到低压直流电必须采用开关电源, 在开关电源运行时也会产生谐波污染电网[5,6]。下面给出了几种主要照明设备的谐波含量分析, 如表1所示。
从表1中可知, 作为非线性负荷, 各种照明设备均有较高含量的谐波, 有些照明设备的各次谐波含量都比较高, 有些则是3次谐波含量偏高而其他次谐波含量较低。由于照明设备与人们日常生活密切相关, 占民用用电负荷的很大一部分, 所以必须采取一定的谐波治理措施。
2 实例分析
该文以四川省某灯会供电系统为例, 灯会的某条线路的配电变压器380 V侧线路谐波电压、谐波电流实测值如表2所示, 谐波电压主要是3次, 谐波电流主要是3、5、7次, 谐波测试结果表明谐波电压和谐波电流均超标。
3 谐波治理
3.1 滤波器控制系统结构图
通过对上述某灯会谐波情况的具体分析结果表明, 该配电站谐波电压和谐波电流均超过国家标准, 谐波电压主要是因为谐波电流引起的, 所以下面对该配电站的谐波电流进行谐波治理。
目前针对谐波的治理主要采用有无源滤波器和有源滤波器两种;无源滤波器具有结构简单, 造价低, 运行费用也低, 但只能滤除固定次谐波[7,8,9], 在负荷波动比较大的时候容易导致无功过补偿, 所以对于灯会这种具有很大波动的负荷, 不建议采用此方法;有源滤波器可以根据负载的谐波电流大小实时调整谐波补偿电流[8,9,10,11], 所以下面主要介绍有源滤波器在灯会中的应用, 图1为有源滤波器的控制系统结构图[12]。
图1为最基本的有源电力滤波器系统构成的原理图。图中es为交流电源, 负载为谐波源, 它产生谐波。有源滤波器系统由两大部分组成, 即指令电流运算电路和补偿电流发生电路 (由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路3个部分构成) [13]。
图1中有源滤波器的基本工作原理是, 检测补偿对象的电压和电流, 经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号, 该信号经补偿电流发生电路放大, 得出补偿电流, 补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消, 最终得到期望的电源电流[14]。
3.2 有源滤波器部分参数确定
(1) 主电路电感[15]。
设交流侧电感上电流的变化率为λ, λ反应了补偿电流跟踪性能的好坏。以A相为例, 由有源滤波器的数学模型可得:
式中:L为电压型逆变器交流侧输出电感;es为A相电压电压;KA为电压型逆变器A相开关系数;UC为电压型逆变器直流侧电容电压。假设滤波器的工作时间足够长, 式 (1) 中交流电压eS的作用将为0, 由电压型逆变器主电路工作模式与开关系数的关系可知:KA取2/3的概率为1/3, KA取1/3的概率为2/3, 因此KA的平均值为4/9, 由此可知λ的平均值为:
(2) 直流侧电容电压。
由于补偿电流是通过高频开关产生的, 因此含有大量的开关纹波, 电感电流开关纹波有效值的平均值越小, 则开关纹波对补偿电流的影响越小。同时, 需要考虑逆变器占空比调节范围, 所以有源滤波器直流侧电容电压:
式 (3) 中Usmax为电源电压最大值。
(3) 直流侧电容量。
如果APF的容量为P, 同时为了保证电容波动在一定范围内, 需要满足:
即:
若电容电压稳态值为UC, 其电压波动范围为α, 则:
将式 (6) 和式 (7) 带人式 (5) 得:
储能电容的取值范围有式 (9) 确定。
3.3 系统仿真模型建立
在Matlab/Simulink中搭建有源滤波器在灯会系统中滤波仿真模型, 如图2所示。仿真模型由系统电压模块、有源滤波器模块、谐波注入模块。有源滤波器并联在系统的交流侧。其中三相电源相电压值为220 V, 三相电源频率为50 Hz, 有源滤波器输出电感为2 m H, 直流侧电压为800 V, 直流侧电容值为2 000μF。
根据给灯会供电配电站的电流谐波具体情况搭建仿真模型, 为了防止用户侧的谐波进入配电网系统, 所以谐波的治理主要是在用户侧进行, 因此系统的谐波电流在仿真模型的用户侧注入。
通过仿真可以得到有源滤波器投入前配电网侧A相电流波形如图3所示, A相电流频谱图如图4所示。
根据图3和图4可以知道, 在有源滤波器投入前配电网侧A相电流主要含有3、5、7次谐波, 电流畸变严重, 为34.13%, 仿真结果和实测结果很接近, 因此所建系统可以比较好的反应实际的配电网系统。
图5是有源滤波器投入运行后的配电网侧的A相电流波形图, 配电网侧的A相电流波形很有大改善, 从频谱图6分析可知谐波含量也大幅度的减少。
通过对有源滤波器投入前和投入后的谐波电流对比分析, 可以得出, 在有源滤波器投入前配电网侧谐波含量严重超标, 谐波电流高达34.13%;有源滤波器投入后配电站侧谐波电流得到了很大的改善, 谐波电流只有2.60%, 电流满足国家标准的要求, 有源滤波器达到了比较好的滤波效果。
根据实例分析可以知道谐波对配电网产生影响, 使得电网的安全性、可靠性、经济性有不同程度的降低。因此, 电网的谐波治理问题应该引起电力部门及用户的高度重视。
4 结语
希诺斯公司谐波治理 第6篇
关键词：无功,谐波,治理
1 具体情况描述
希诺斯公司是我局供电区域内一家以生产陶瓷纤维为产品的企业, 由我局10千伏城政线供电, 主要负载为阻性电弧炉, 该公司投入生产后, 由于其在生产产品过程中产生大量无功与谐波, 导致该公司功率因数只有0.55左右, 后该公司定制两台低压电容柜安装投运。投运几分钟内控制开关就相继烧坏两个, 更换两天后, 又烧坏了几个, 于是通知该制造商, 其总工第二天亲自赶来进行检查, 也未找出原因, 更换故障开关并将部分小修后重新投入运行, 情况依然, 只好退出运行。在这种情况下该公司向我局提出技术支持。由局相关部门抽调技术骨干协助查找问题。
针对这种现象, 我局技术人员对各种可能原因进行过滤排查, 最后大家一致认为烧坏控制开关的原因是通过开关的瞬间时电流引起的, 而在工频供电系统中能产生不可控大电流的情况只可能是电器设备产生的谐波引起的
2 希诺斯公司公司配电系统分析
该公司由10KV线路送电, 其变压器T3带了三个磁性调压器给阻性电弧炉供电, 是厂中最大的用电负荷;变压器T1、T2使用其中一台, 给其他负载供电, 例如厂区照明、粉石机等, 容量相对较小。
我们用谐波测量仪对该公司负荷特性做了详细的测试, 测试结果见表1、表2:
同时对该厂的功率因数进行测试, 其自然功率因数仅为0.5左右。
3 低压电容柜屡次烧坏开关问题所在
谐波存在情况下, 在加入低压电容补偿柜后, 因为补偿柜电容器容抗和电网阻抗形成一个并联谐振回路, 当谐波电压频率与并联谐振回路频率相同或接近时, 由于电容器对谐波的阻抗很小, 相对偏低的谐波电压就会引起较大的谐波电流, 从而发生谐波放大效应, 电网和电容器支路就会流过很大的谐波电流, 其数值甚至达到电网原有谐波电流的数十倍, 这一强大的电流可导致电气设备 (尤其是电容器) 的损坏。由于后加入系统运行的低压电容补偿柜中所选用的控制开关电气参数相对偏低, 因而在运行时总是最先被烧毁。
以5次谐波谐波为对象经理论推算, 电路一旦投入电容器后, 谐波会被放大为原来的4.44倍, 也就是说流过该低压电容补偿电路的谐波电流是谐波源线路的谐波电流的3.44倍, 由于5次谐波电流的含量占到20%左右 (见前述实测结果) , 所以, 该低压电容补偿电路将处于严重过载状态, 而该电路中控制开关的抗过载能力最弱, 这也是造成控制开关频繁烧坏的原因。另外在该种状况下, 无功补的越多, 反而不一定能提高系统的功率因数。所以要进行可靠的无功补偿, 必须对谐波进行滤波。让谐波电流都通过滤波支路流入滤波器, 同时, 滤波支路还能补偿一定的基波无功, 提高系统的功率因数。
4 解决问题方法
从测量的数据分析来看, 谐波电流以五次最为严重, 其次是三次和七次, 所以在进行无功补偿时, 考虑到对以上谐波的吸收, 并考虑到对变压器本身的无功补偿, 在10k V侧装设滤波器。
从最小滤波电容安装容量计算结果、最小滤波电抗安装容量计算结果、经济性分析和制造水平等方面综合考虑, 最终确定滤波器各支路的参数如下, 3次和5次主要根据谐波容量设计, 7次除滤波外, 还提供主要的无功功率补偿。
5 改造后效果评价
根据计算数据联系厂家进行设备制造, 设备安装投运后我们组织技术人员再次进行了测试, 线电流, CT变比150:5, 电压谐波总畸变度, 在1%以下, 谐波电流:主要为3 (蓝色) , 5 (红色) 次。
注:该条线路谐波电流实际限制可根据短路容量按比例折算
谐波的危害与治理 第7篇
随着电力电子技术的发展,各类电力电子设备,如变频器等在企业的应用越来越广泛,大大提高了企业的生产效率,但变频器工作时会产生大量的谐波电流,谐波电流在电网阻抗上产生压降,会使电压波形也变成非正弦。这样,连接在同线路上的其他设备就会被施加了含有谐波成分的非正弦电压,致使一些敏感设备无法正常工作。目前谐波问题已经受到全世界的广泛重视,解决谐波问题已经迫在眉睫。
1 谐波的危害
谐波危害主要表现在以下几个方面:
1) 谐波使企业电网中的设备产生附加谐波损耗,降低电网、输电及用电设备的使用效率,增加电网线损。在三相四线制系统中,零线会由于流过大量的3次及其倍数次谐波电流,造成零线过热。
2) 谐波会产生额外的热效应从而引起用电设备发热,使绝缘老化,降低设备的使用寿命。
3) 如果企业电网中装有补偿电容器,谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或是串联谐振,使谐波电流放大几倍甚至数十倍,造成过电流,引起电容器和与之相连的电抗器、电阻器的损坏。
4) 谐波会引起一些敏感的自动化设备误动作,同时也会导致电气测量仪表计量不准确。
5) 谐波会对附近系统的信号传输产生干扰,轻者引入噪声,重者导致信号丢失,使系统无法正常工作。
因此进行谐波治理是一项非常有意义的工作。首先,它可以提高企业设备的供电品质,提高设备运行的可靠性,减少因设备误动作而造成的经济损失;其次,可以减少谐波电流在输配电线路上产生的热损,同时降低用电设备发热,减少绝缘老化,提高设备的使用寿命,减少设备的维护费用;再次,谐波治理会减少企业电网中装设的补偿电容器的谐振机率,同时减少谐波对系统信号传输的影响,增加系统的可靠性;最后,可以减少谐波对公共电网的污染。
2 谐波治理方案比较
a) 无源滤波器
采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流,是抑制谐波污染的有效措施。通常采用由电力电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波装置进行滤波。其工作原理如图1所示。
无源滤波器对某一频率的谐波呈低阻抗,与电网阻抗形成分流的关系,使大部分该频率的谐波流入滤波器。
由于无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,因此无源滤波器是目前广泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。由于无源滤波器是通过在系统中为谐波提供一并联低阻通路,以起到滤波作用,其滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定的,因而存在以下缺点:
1) 滤波特性受系统参数的影响较大;2) 只能消除特定的几次谐波,而对某些次谐波会产生放大作用;3) 滤波要求和无功补偿、调压要求有时难以协调;4) 谐波电流增大时,滤波器负担随之加重,可能造成滤波器过载;5) 有效材料消耗多,体积大。
b) 有源滤波器
有源电力滤波器工作原理如图2所示。
通过检测被补偿对象的电流瞬时值,经指令电流运算电路得出谐波补偿电流的指令信号,控制变流器产生所需要的补偿电流。补偿电流与负载电流中要补偿的谐波成份及无功电流相抵消,最终获得期望的电源电流。其补偿谐波的等效电路图如图3所示。
从图中可以得到,电网侧的谐波电流可以写为:
只要控制有源电力滤波器的输出电流
与无源滤波器相比,有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性,不仅能补偿各次谐波,还可抑制闪变、补偿无功,有一机多能的特点:
1) 滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;2) 具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波。3) 与无源滤波器相比较,有源电力滤波器体积小、占地少,但成本较高。
3 现场测试结果及情况分析
2010年11月,对厂区内运行中的11台变压器电源出线端谐波情况进行了现场测试。为简化论述,仅选卷包车间6号变压器(1600kVA)A相数据进行分析。
测试数据见图4,图5,图6,图7。
数据分析:6TM变压器总电流688A,电流畸变率高达26.0%,总谐波电流688A×26.0%=178.9A,电流波形畸变严重。电压畸变率也达到6.1%,非常有必要进行谐波治理。考虑到测试时可能不是满负荷,所以在6TM变压器输出侧安装2台150A的三相三线型有源电力滤波器将达到理想的治理效果。
4 谐波治理的基本方案
治理方案制定过程中,考虑到负载用电负荷随生产情况不同而变化,制丝车间配电室(1TM,3TM)谐波治理需2台150A三相三线有源电力滤波器;卷接包车间配电室(4TM,5TM,6TM)谐波治理需5台150A三相三线有源电力滤波器。通过安装有源电力滤波器后,高次谐波得到明显的抑制,波形也有显著的改善。
安装有源电力滤波器后的测试数据见图8,图9,图10,图11。
5 谐波治理的意义
随着节能减排工作的全面启动和实施,在新的技术改造项目中,控制设备采用了大量的变频器等设备,由于它的工作特性决定了在使用它的同时,向生产配电电网系统中注入了大量的谐波电流。有源电力滤波器作为配电网络中高次谐波的抑制及消除设备,它可以提高企业设备的供电品质以及设备运行的可靠性,减少因设备误动作而造成的经济损失,减少谐波电流在输配电线路上产生的热损,降低用电设备发热,提高设备的使用寿命,减少设备的维护费用,减少谐波对系统信号传输的影响,提高电网供电品质,保证供电网络高效运行。
摘要：介绍了有源电力滤波器在低压配电网络中的应用,通过实时监测供电线路中变频器、变速传动装置、各种直流电源等设备产生的高次谐波,动态抑制高次谐波,消除谐波电流对供电网络中设备的危害,降低能源消耗,提高供电品质,保证供电设备及用电设备的安全运行。
关键词：配电,谐波,有源电力滤波器,补偿
参考文献
[1]陈铮,施围.抑制谐波放大的并联滤波兼补偿装置的优化设计[J].高压电器,1999,(2):48-51.
[2]吕润馀.电能质量技术丛书第三分册-电力系统高次谐波[M].北京:中国电力出版社,1998.
[3]张博,朴在林,李鹏.配电网中滤波器对谐波放大的分析和抑制[J].沈阳农业大学学报,2007-08,38(4):637-639.
谐波危害及治理探讨 第8篇
由于工艺原因, 在生产过程中, 使用的生产设备产生大量的谐波, 对线路和系统中的其他设备的正常工作造成了不良影响。通过对供电变压器低压侧进行测试, 我们发现变压器低压侧的谐波含量比较高, 大量的电流谐波通过变压器流进电网, 不但引起电压畸变, 功率因数很低, 影响低压侧的负载, 而且对高一级的电网存在有负面影响。
1 谐波对用电系统的危害
1.1 对电力电容器的危害
当电网存在谐波时, 投入电容器后其端电压增大, 通过电容器的电流增加得更大, 使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器, 虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍, 但如果谐波含量较高, 超出电容器允许条件, 就会使电容器过电流和过负荷, 损耗功率超过上述值, 使电容器异常发热, 在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化, 从而缩短电容器的使用寿命。
1.2 对保护系统的影响
供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护, 使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于继电器采用了整流取样电路, 容易受谐波影响, 产生误动或拒动。受谐波影响厂区内无功补偿自动控制仪和PMC电动机控制保护仪有烧毁现象, 公司内曾经因自动控制设备的不明原因停机, 而造成生产系统停产。
1.3 对电力电缆的危害
由于谐波次数高频率上升, 再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显, 从而导致导体的交流电阻增大, 使得电缆的允许通过电流减小。另外, 电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联, 提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联, 在一定数值的电感与电容下可能发生谐振, 造成绝缘击穿。
1.4 对电动机的危害
谐波对异步电动机的影响, 主要是增加电动机的附加损耗, 降低效率, 严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场, 形成与电动机旋转方向相反的转矩, 起制动作用, 从而减少电动机的出力, 增加噪音量。厂区内电机有烧毁现象, 电机线圈经常被高次谐波电压击穿, 导致更换电机。进行谐波治理后, 可减小电机的烧毁故障, 节约更换电机费用和人工成本。
1.5 对弱电系统设备的干扰
对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备, 电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中, 产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比, 传导则通过公共接地耦合, 有大量不平衡电流流入接地极, 从而干扰弱电系统。公司内部DCS系统经常出现不正常的死机, 从而影响生产的正常进行。
2 解决方案
2.1 窑主传变压器现场测量数据及分析见表1
以上是从变压器输出端测量的数据。从测量数据来看, 现场的工况运行不稳定, 单相功率在143 k W到176 k W之间变化, 功率因数在0.53左右。现场的5次至11次谐波都比较大, 其中5次已达226 A, 有必要进行谐波治理。
2.2 解决方案
为了消除谐波的负面影响, 整体提高变压器低压侧的电能品质, 为各种设备安全、有效运行提供有力的保障, 建议在谐波较大的变压器低压侧并联电谐士有源电力滤波器 (PWAPF) , 对谐波进行治理, 可以达到优化线路电力品质, 减少谐波危害, 保护设备运行, 节约用电的效果。
摘要：通过对公司变压器配电线路谐波量的测量, 阐述谐波在公司用电系统中的危害, 进而探讨解决方案。
谐波治理方案 第9篇
关键词：电力系统 谐波 原因 危害 治理
中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0110-01
近年来，社会在发展过程中对电能的需求量不断增加，电力系统安全稳定的运行对电能稳定的供应至关重要。谐波的存在是电力系统在发电、输电和用电过程中不可避免的一个问题，其对发电、电能输送用用电方都会带来较大的影响，对电力系统带来较大的危害，所以需要对电力系统中的谐波进行有效的抑制，降低其所带来的危害，确保电力系统能够安全稳定的运行。
1 谐波概念及其产生来源
1.1 谐波概念
谐波属于正弦波，是频率为基波的整数倍，在电网中由于存在有非线性元件和非线性负载，这就导致电网中会有与基波频率成整数倍或是分数倍的其他正弦波存在，即电网谐波，目前在电力系统中所产生的谐波多为高于基波频率整数倍的高次谐波，其给电网带来的影响较大。
1.2 产生来源
电力系统谐波的产生是不可避免的，但其谐波产生的来源主要包括三大类，即铁磁饱和型、电子开关型和电弧型。在电力系统运行过程中，由于变电压和电抗器等铁芯设备，其铁磁饱和特性会呈现非线性，所以会导致谐波产生。
2 电力系统中谐波的危害
2.1 对供配电线路的危害
2.1.1 影响线路的稳定运行
目前在我国电力线路或是电力变压器运行过程中，为了能够在故障情况下确保线路及设备的安全，则其继电器通常选用的都是电磁式继电式、感应式继电器或是晶体管继电器，但无论是电磁式继电器、感应式继电器还是晶体管继电器自身都有其优缺点，特别是在运行过程中都极易受到谐波的影响，从而导致误动或是拒动的发生，使供配电系统运行的安全性受到较大的威胁。
2.1.2 影响电网的质量
民用配电系统中的中性线，其在运行过程中，在负载作用下会有大量的3次谐波产生；在三相配电线路上，相线上的3的整数倍谐波会在中线性进行叠加，这样就可以导致中性线上的电流值可能会比相线上的电流值高。同时，当谐波电压和谐波电流处于相同频率时，则会导致同次谐波的有功功率和无功功率产生，从而导致电网上的电压降低，导致电网容量的浪费。无论哪种情况，都会给电网的质量带来较大的影响，不利于电网安全稳定的运行。
2.2 对电力设备的危害
2.2.1 对电力电容器的危害
当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍；对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时，还可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。
2.2.2 对电力变压器的危害
谐波给电力变压器带来的危害是十分大的，其不仅会导致电力变压器的铜耗和铁耗增大，而且还会导致电力变压器的噪声增大。电力变压器作为电力系统中非常重要的设备之一，由于谐波的存在，会导致电力变压器电阻损耗、涡流损耗及杂散损耗增加，特别是在谐波作用下，电压波形会变差，这给导致变压器铁心中的磁滞损耗增加。所以在选择变压器，则需要确保所选择的变压器容量上要留出电网中的谐波含量。
2.2.3 对电动机的危害
当有谐波产生时，会导致电动机的附加损耗增加，电动机的功率下降，严重时还会导致电动机出现过热的情况。特别是电动机中负序谐波的存在，会导致负序旋转磁场的产生，由于其转矩与电动机旋转的方向相反，所以会对电动机的正常运转起到制动作用，使电动机的出力降低。电动机中的谐波电流，当其与某零件的固有频率接近时，则会导致机械振动的产生，从而导致运行中的电动机会产生较大的噪声。
2.2.4 对低压开关设备的危害
对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响越大；热磁型的断路器，由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热，使得额定电流降低与脱扣电流降低；电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其是检测峰值的电子断路器，额定电流降低得更多。由此可知，上述三种配电断路器都可能因谐波产生误动作。
3 电力系统谐波治理
3.1 增加整流变压器二次侧整流的相数
对于带有整流元件的设备，尽量增加整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征谐波，该措施可减少谐波源产生的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主要谐波源之一，通过增加整流的相数或脉动数，可有效地抑制低次谐波。不过，这种方法虽然在理论上可以实现，但是在实际应用中的投资过大，在技术上对消除谐波并不十分有效，该方法多用于大容量的整流装置负载。
3.2 尽量选用高功率因数的整流器
采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法，用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，这种整流器可以被称为单位功率因数变流器（UPFC）。该方法只能在设备设计过程中加以注意，从而得到实践中的谐波抑制效果。
当然，除了基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，还有基于谐波补偿装置功能的谐波抑制方法，它包括加装无源滤波器、加装有源滤波器、装设静止无功补偿装置（SVC）等等，在此就不再详细论述。
4 结语
随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，各种新技术和新设备都得以在电网中应用，先进的电能质量测试仪器及先进可靠的电能质量监测网络的建立，不仅可以及时分析和反映电网的电能质量水平，而且还能够找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，并采取相应的治理措施，为保证电网的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。
参考文献
[1]熊杰锋，李群，袁晓冬，等.电力系统谐波和间谐波检测方法综述[J].电力系统自动化，2013，37（11）：125-133.
[2]蒋平，邓俊雄，曹莹.一种先进的电网谐波检测方法[J].电力系统及其自动化学报，2001，13（3）：20-24.
浅析变电站谐波治理 第10篇
随着科技文明的发展,工业化水平和人民群众生活质量的提高,电网中非线性用电设备越来越多,导致了电网谐波分量所占比重越来越大。不仅加大了电网的损耗,而且干扰了电网自动化装置和保护装置的正常运行,有可能造成这些装置的误动或拒动,直接威胁到电网的安全运行。
在电网污染越来越严重的情况下,如何有效的解决保证供电可靠性,保证供电质量,是一个值得研究的问题。
1 变电站谐波治理探讨
在变电站中,常见的无功补偿方式是在10kV母线上装设并联电容器组。在变电站设计中,电容器组的容量根据主变压器容量的大小配置。但随着电力系统中谐波污染的日益严重,无功补偿电容器组有时反而会引起了谐波电流的放大。从而导致电容器谐波过载,造成降低使用寿命或者损坏。
以某220kV变电站为例来进行谐波治理的研究。该站有220/110/10kV三个电压等级,其中有一条110kV线路为电铁牵引站供电,该站谐波主要是由此引起,并且串入220kV系统中和10kV侧。
对系统进行简化后的电路分析如下:
谐波电流源是电力系统中主要的谐波源,可以把它看做是恒流源,先假定电容器组未加串联电抗器,并忽略电阻。
当α=-1时,系统中会产生谐振,此时谐波放为最大,严重危害到设备运行状况。
计及串联电抗器时,令,重新带入计算后发现n变小(具体计算过程不再详述),即谐波的次数降低。
经过实际测得谐波电流值后,找出最高电流值所处谐波次数,针对该次谐波串入合适的电抗器,达到降低谐波次数的目的。
一般来说,电力系统谐波污染以5次,7次,11次谐波电流对电网危害最大。因此,主要针对这三种谐波进行分析。如果系统中以5次,7次谐波为最大,则电容器中应串入6%的电抗器;如果系统中以3次谐波为最大,则电容器中应串入12%的电抗器。
但在实际应用中,会发现当针对某次主要谐波串入对应的电抗器后,有可能造成另外某种低次谐波的放大。因此,还需要对系统整体运行方式、电容器组的投切方式进行全面分析。
不足之处是目前电容器设备中串联电抗器百分比通常为1%和5%,可供选择余地不大。因此在设计时要全面考虑变电站谐波危害情况,选择合适的串联电抗器。
2 结束语
谐波治理是一项较为复杂的工作,随着不同时期谐波污染源的不同,电网的主要谐波污染也不同。本着“谁污染,谁治理”的原则,只有从源头上根治污染源,才能彻底解决谐波污染问题。
摘要：在电网设计及运行中,通常依靠加大高电压变电站无功补偿设备的容量以及通过频繁调节变压器变比来提高和保证电压合格率,这种做法加剧了长距离、大容量、跨电压等级输送无功潮流现象,以牺牲电网线损为代价,换来的提高电压合格率。本文通过分析电网电压波动产生的原因,采取调整电容器组电抗率的方法来治理谐波,取得了良好的效果。
关键词：变电站,谐波,电抗率
参考文献
[1]《我国谐波治理现状与措施》.
[2]《浅谈治理谐波技术的发展》.
[3]吴竞昌.供电系统谐波,1998.
【谐波治理方案】相关文章：
石化企业变配电所谐波计算及治理方案探讨09-10
电力谐波治理08-03
谐波测试及治理06-06
谐波危害及治理方法05-13
变电站谐波治理论文07-03
电网谐波的危害及治理07-08
电力系统谐波治理技术07-22
电网谐波的分析与治理08-19
电网谐波的抑制与治理09-12
电力系统谐波治理论文01-27