谐波在供电系统中的危害和抑制方法

杨爱新

摘要：

随着供电系统设备的不断发展，谐波的危害越来越受到重视，为此，结合谐波的原理，分析谐波在供电系统的危害，并对谐波抑制的主要方法进行了阐述。

关键词：

谐波；滤波；供电；继电器

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）04-0196-01

理想的供电系统所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现，对供电系统是一种污染，现在随着供电系统电气设备的飞速发展，谐波的危害越来越受到重视。

1 谐波对供电系统的影响

谐波对供电系统主要部分的影响分为以下几个方面。

1.1 对输电线路的影响

超高压长距离输电线路，常采用单相自动重合闸来提高电力系统稳定性。较大的高次谐波电流（几十安培以上）能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败或不能采用较小的自动重合闸时间，不利于系统稳定运行。对于电缆和电线来说，由于有绝缘层和保护层，流过相同电流时，谐波电流引起的温升增加量相应也要增大，会加速电缆线的老化，减短电缆的寿命。

1.2 对变压器的影响

负荷电流含有谐波时，将在三个方面引起变压器发热的增加：（1）均方根值电流，如果变压器容量正好与负荷容量相同，那么谐波电流将使均方根值电流大于额定值。总均方根值电流的增加会引起导体损耗增加。（2）涡流损耗。涡流是由磁链引起的变压器的感应电流。感应电流流经绕组、铁芯以及变压器磁场绕环的其他导体时，会产生附加发热，该损耗时变压器谐波发热损耗的重要组成部分。（3）铁芯损耗。铁损的增加取决于谐波外加电压的影响以及变压器铁芯的设计，电压畸变的增加将使铁芯叠片中涡流电流增加，这部分损耗通常较小。

1.3 对继电保护装置的影响

谐波对继电保护的影响主要表现为使继电器动作特性畸变或效果降低，其后果常是保护装置的拒动或误动，不同类型继电器谐波的影响程度也不尽相同。

（1）谐波对整流型继电器的影响：继电器的动作特性取决于整流后的电压信号（电流信号），在电流回路通入含有谐波分量电流时，环形整流比相器输出的交流分量增大，从而造成继电器动作特性损坏不光滑。

（2）谐波对电磁型继电器的影响：该型继电器线圈无论通入基波还是通入2～7次单频谐波，只要有效值相同都会动作。按基波整定的电磁型继电器在谐波的作用下可能误动。电磁型继电器定值容许误差较大，在谐波含量小于10%时可认为谐波影响不是主要问题，但有时谐波的含量会大大超过这一允许值。

（3）谐波对感应型继电器的影响：感应型继电器可动部分惯性较大，动作速度慢，谐波转拒对其影响并不严重。

2 谐波抑制的几种主要方法

抑制谐波的方法的基本思路有三种，其一是装设谐波补偿装置来补偿谐波，其二是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控制为1，其三是在网络中采用适当的措施来抑制谐波，具体方法有以下几种：

（1）安装适当的电抗器。

变频器的输入侧的功率因数取决于装置内部的AC-DC变换电路系统，可利用并联功率因数校正DC电抗器，电源侧串联AC电抗器的方法，使进线电流的THDV大约降低30%-50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右。

（2）装设无源滤波器。

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。无源电力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。

（3）装设有源电力滤波器。

有源电力滤波器串联或是并联于主电路中，实时从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，方向想反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，其特性不受系统的影响，无谐波放大的危险，因而倍受关注。

（4）使用滤波模块组件。

目前市场上有很多专门用于抗传导干扰的滤波模件或组件。这些滤波器具有较强的干扰能力，同时还具有防用电器本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能，对各类用电设备有很多好处。

3 结束语

在实际工作中，由于谐波具有多发性、随机性和不可重复性，导致供电系统中设备性能下降、无法工作的现象时有发生，为保证系统中设备正常、可靠、高效地运行，必须要采取相应措施，作者认为有源电力滤波器技术成熟，成本相对较低，谐波治理周期短且效果明显，是谐波治理比较好的方法。

参考文献

[1]戴瑜兴，张义兵，故庆伟.智能建筑谐波和无功功率的综合治理[J].电工技术，2003，（12）：31-33.

[2]张文澍.浅谈谐波治理措施在建筑电气设计中的应用[J].价值工程，2010，（5）.