什么是諧波、諧波的危害、諧波的治理(圖)

1、什么是諧波

　　 電力系統中有非線性（時變或時不變）負載時，即使電源都以工頻50HZ供電，當工頻電壓或電流作用于非線性負載時，就會產生不同于工頻的其它頻率的正弦電壓或電流，這些不同于工頻頻率的正弦電壓或電流，用富氏級數展開，就是人們稱的電力諧波。

　　隨著經濟發展，大功率可控硅的廣泛應用，大量非線性負荷增加，特別是電子技術、節能技術和控制技術的進步，在化工、冶金、鋼鐵、煤礦和交通等部門大量使用各種整流設備、交直流換流設備和電子電壓調整設備，電熔煉設備、電化學設備、礦井起重設備、露天采掘設備、電氣機車等與日俱增，同時種類繁多的照明器具、娛樂設施和家用電器等普及使用，使得電力系統波形嚴重畸變。

2、諧波的危害

電力諧波的主要危害有：
a、引起串聯諧振及并聯諧振，放大諧波，造成危險的過電壓或過電流；
b、產生諧波損耗，使發、變電和用電設備效率降低；
c、加速電氣設備絕緣老化，使其容易擊穿，從而縮短它們的使用壽命；
d、使設備（如電機、繼電保護、自動裝置、測量儀表、電力電子器件、計算機系統、精密儀器等）運轉不正常或不能正確操作；
e、干擾通訊系統，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正確傳遞，甚至損壞通信設備。

3、諧波的治理

1）諧波治理標準
　　GB/T 14549—93 《電能質量 公用電網諧波》
該標準對不同電壓等級各次諧波允許注入值都作了具體規定（略），其規定公用電網諧波電壓（相電壓）限值

2）諧波治理
　　諧波治理就是在諧波源處安裝濾波器，就近吸收諧波源產生的諧波電流，現在廣泛采用的濾波器為無源濾波器，另外有利用時域補償原理的有源濾波器，這種濾波器的優點是能做到適時補償，且不增加電網的容性元件，但造價較高。無源濾波裝置，吸收高次諧波，而所有濾波支路對基波呈現容性，正好滿足無功補償要求，不必另裝并聯電容器補償裝置，這種方法經濟、簡便，國內外廣泛采用。
　　濾波器的種類。濾波器大致分為以下六種類型，如圖:

(a)—單調諧波濾波器；(b)—雙調諧濾波器；

(c)—一階高通濾波器；(d)—二階高通濾波器；

(e)—三階高通濾波器；(f)—“c”式高通濾波器。

　　單調諧濾波器通頻帶窄，濾波效果好，損耗小，調諧容易，是使用最多的一種類型。
　　雙調諧濾波器可替代兩個單調諧濾波器，只有一個電抗器（L1）承受全部沖擊電壓，但接線復雜，調諧困難，僅在超高壓系統中使用。
　　一階高通濾波器因基波損耗大，一般不采用。
　　二階高通濾波器通頻帶很寬，濾波效果好，既可調諧振點，又可調諧曲線銳度，并可防意外共振與放大，因此也有以二階寬通帶做低次濾波器。
　　三階高通濾波器一般用電弧爐濾波。
　　“C”式高通濾波器，用于電弧爐濾波，對二次諧波特別有效。

4、補償

　　 企業中由于大量的電力負荷是感性負荷，因此企業的自然功率因數較低，如不采用人工補償，提高功率因數，將造成如下不良影響：

a、降低發電機的輸出功率，當發電機需提高無功輸出，低于額定功率因數運行時，將使發電機有功輸出降低；
b、降低了變電、輸電設備的供電能力；
c、使網絡電力損耗增加（網絡中的電能損失與功率因數平方數成反比）；
d、功率因數愈低，線路的電壓降愈大，使得用電設備的運行條件惡化；
e、月均功率因數低于0.9（小型低壓用戶或農業用電為0.8），將受到“電力罰款”。

　　上述可見，提高功率因數不僅對電力系統，而且對企業經濟運行有著重大意義。
　　在考慮提高功率因數時，應首先提高企業用電設備的自然功率因數，當采取措施后還達不到供電部門要求時，采用人工補償裝置。一般除在容量較大、經常運行的恒速機械（如水泵、空壓機、鼓風機、電動發電機組等）上采用同步電動機補償外，其它的應安裝并聯電容器進行補償。

1）并聯電容器補償容量的計算
QC = α P30 qc

ＱＣ：需要補償的無功容量，kvar；

P30:全企業有功計算負荷，ＫＷ；

α：平均負荷系數，取0.7～0.8；

qc:補償率，kvar/KW 可在有關手則查得，也可按下式計算：

2）并聯電容器的裝設地點

a、集中補償方式。將高壓電容器集中安裝在總降壓變電所或功率因數較低、負荷較大的配電所高壓母線上。
b、分散補償。對用電負荷分散和功率因數較低的車間變電所，采用低壓并聯電容器安裝在低壓配電室。
C、就地補償。對距供電點較遠的大、中容量連續工作制的電動機（如風機、水泵、壓縮機、球磨機等），應采用電動機無功功率就地補償裝置。它不僅提高功率因數，且減少線路損失，減小總電流，提高變壓器負載率有明顯效果。但單機補償容量不宜過大，應保證電動機斷電時不致因自激磁出現過激磁，否則易損壞電動機。就地補償裝置與電動機共用一臺斷路器，同時投切。

3）對高次諧波的抑制措施

　　 為了減少和避免高次諧波對并聯補償裝置的危害。為減少諧波電流流入電容器和合閘涌流，可串適當的電抗器。其感抗值應在可能產生的任何諧波下，均使電容器回路的總電抗為感抗，從而消除諧振的可能。
　　如對6脈沖整流線路，有5次以上諧波，XL=4.5%～6%XC；對有3次諧波的線路XL=（12%～13%）XC。
　　為了防止可能出現鐵磁諧振，一般應采用無鐵芯電抗器。