低压供电系统谐波治理技术

孙苑

摘 要：电网谐波对低压配电系统中的电能质量有着非常重要的影响。认识企业电网中谐波的危害，找到各种电机拖动中谐波的主要来源，对无源滤波器和有源滤波器治理谐波进行了比较，并提出了一种容易安装的模块化配置方案。

关键词：低压配电系统；谐波；滤波器；电能质量

中图分类号：TM642.2 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0039-02

随着我国经济的飞速增长，供电系统的运行变得越来越稳定，一般情况下能正常地保证供应企业和人们的日常用电。在保证供电可靠性、安全性的前提下，企业正常运转还需要优良的电能质量。但是由于非线性负载的数量增加，大量谐波的产生容易对企业正常的生产与运行造成不良影响，甚至可能引发安全事故。因此，我们有必要采取相应的技术措施以保证供电质量。

1 企业电网中谐波的分析

随着生产工具和技术的不断升级，日益提高的生产力使得电力负荷急剧增加，电网中各种变频调速装置、整流器等部件的负荷容量不断增长。大量电力电子功率器件和装置在电网中得到广泛应用，它们在为企业生产节约能源的同时，也为供电网络电能质量带来了严重的污染。大量的谐波和无功电流注入供电系统，造成系统效率降低、功率因数变差等后果，并对其他设备和装置产生扰动，严重影响电网的电能质量和电力设备的安全运行。因此，电能质量测试是电网安全运行评价与研究的一项重要内容，而对谐波处理的研究尤为重要。

选取某市某工业园区内大型医疗设备生产企业的低压供电系统，测试0.4 kV电网的电压和电流。主要利用Fluke435电能质量分析仪进行谐波测试。

1.1 电压测试情况

根据表1的检测结果可以发现，电网电压已经超过国家标准。在低压供电系统中，0.4 kV系统中电网电压畸变率不超过5%，究其原因，是电网中谐波电流流入电网带来的谐波电压。因此，需要进行电压谐波的治理。

1.2 电流测试情况

表2的检测结果显示，电网电流发生明显的畸变。畸变率和各处谐波含有量见图1所示。

造成电流畸变现象的原因是该企业采用了6脉动的变流器给电机供电，其特征次谐波是h=6k±1（k为正整数）次，这与现场实际情况相吻合。

在现代化企业供电系统中，谐波对电能质量的影响最大，主要的谐波源有各种变频器、整流设备、晶闸管变流设备和一些用于节能的电子控制装置。谐波会给各种用电设备带来不利影响，轻则增加能耗，缩短设备寿命；重则造成严重的用电事故，直接威胁到企业的正常生产。

2 企业谐波治理措施

谐波对通信和电网中几乎所有的设备都有不良影响，因此，谐波治理是目前急待解决的问题。消除谐波的方式：装设滤波器滤除谐波。

滤波器主要分为无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器是传统的谐波补偿装置，具有结构简单、稳定性强、投资较少、容易维护等优点，目前在老旧企业中有部分应用，但它存在体积大、易造成电压鼓包和电网电压恶化等缺点，不符合滤波器的发展趋势。

有源滤波器采用先进的谐波电流检测技术，实时检测谐波电流，通过瞬时电流控制，实现谐波电流的动态补偿。它可以自动地跟踪电网谐波电流变化，有着非常好的可控性和快速响应性。

有源滤波器的主电路主要由逆变电路、电感和直流侧储能元件组成。补偿电流主要由有源电力滤波器提供。针对企业供电系统各配电间配电容量较小和各处谐波电流大小不一的情况，可以开发小容量模块化有源滤波器进行灵活配置，从而起到更好的谐波治理效果。

模块化有源滤波器采用先进的数字化控制系统。单模块输出能力可设较小，但可以针对不同的供电系统配置不同数量的模块。这样可以根据需要灵活配置设备，从而实现资源的合理利用。据此，可以为该企业的供电系统配置两个30 A的模块化有源滤波器，采用主从控制方式，实时高效地补偿电网谐波。这样可以弥补机柜式有源滤波器不易于安装、体积较大的缺点。

补偿后电流波形如图2所示。

电流的畸变率明显下降，见图3所示。

投入2个模块化有源滤波器后，电网电流中各次谐波电流得到有效抑制，A，B，C三相电流总谐波失真（THD）分别由46.5%，46.3% 和47.5%下降至 7.4%，7.9% 和 6.8%，使电网电流波形趋近正弦波。同时，电网电压的畸变率也得到很大改善，A，B，C三相电网电压的畸变率分别降至1.5%，1.7%，2.1%，符合了国家标准限值的要求，由原来的不合格变为合格。

3 结束语

优良的电能质量对现代企业的运营有着非常重要的作用。我们要综合分析电网谐波产生的原因，结合相关治理谐波的经验，配置和开发更有效的滤波器，最大限度地降低谐波对电能质量的影响，使企业能更好地创造经济与社会效益。

参考文献

[1]徐进，陈昊.石化低压配电系统中的谐波及其治理[J].电气时代，2005（12）.

[2]杜久永.企业供电系统的谐波治理与无功补偿技术[J].城市建设理论研究，2013（33）.

〔编辑：陈文强〕

Abstract： The harmonic voltage distribution systems for power quality has a very significant impact. Understanding enterprise grid harmonic hazards found in the main source of all kinds of motor drag harmonics， passive filters and active harmonic filters governance were compared， and proposed an easy to install modular configuration solution.

Key words： low-voltage distribution systems； harmonic； filters； power quality

摘 要：电网谐波对低压配电系统中的电能质量有着非常重要的影响。认识企业电网中谐波的危害，找到各种电机拖动中谐波的主要来源，对无源滤波器和有源滤波器治理谐波进行了比较，并提出了一种容易安装的模块化配置方案。

关键词：低压配电系统；谐波；滤波器；电能质量

中图分类号：TM642.2 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0039-02

随着我国经济的飞速增长，供电系统的运行变得越来越稳定，一般情况下能正常地保证供应企业和人们的日常用电。在保证供电可靠性、安全性的前提下，企业正常运转还需要优良的电能质量。但是由于非线性负载的数量增加，大量谐波的产生容易对企业正常的生产与运行造成不良影响，甚至可能引发安全事故。因此，我们有必要采取相应的技术措施以保证供电质量。

1 企业电网中谐波的分析

随着生产工具和技术的不断升级，日益提高的生产力使得电力负荷急剧增加，电网中各种变频调速装置、整流器等部件的负荷容量不断增长。大量电力电子功率器件和装置在电网中得到广泛应用，它们在为企业生产节约能源的同时，也为供电网络电能质量带来了严重的污染。大量的谐波和无功电流注入供电系统，造成系统效率降低、功率因数变差等后果，并对其他设备和装置产生扰动，严重影响电网的电能质量和电力设备的安全运行。因此，电能质量测试是电网安全运行评价与研究的一项重要内容，而对谐波处理的研究尤为重要。

选取某市某工业园区内大型医疗设备生产企业的低压供电系统，测试0.4 kV电网的电压和电流。主要利用Fluke435电能质量分析仪进行谐波测试。

1.1 电压测试情况

根据表1的检测结果可以发现，电网电压已经超过国家标准。在低压供电系统中，0.4 kV系统中电网电压畸变率不超过5%，究其原因，是电网中谐波电流流入电网带来的谐波电压。因此，需要进行电压谐波的治理。

1.2 电流测试情况

表2的检测结果显示，电网电流发生明显的畸变。畸变率和各处谐波含有量见图1所示。

造成电流畸变现象的原因是该企业采用了6脉动的变流器给电机供电，其特征次谐波是h=6k±1（k为正整数）次，这与现场实际情况相吻合。

在现代化企业供电系统中，谐波对电能质量的影响最大，主要的谐波源有各种变频器、整流设备、晶闸管变流设备和一些用于节能的电子控制装置。谐波会给各种用电设备带来不利影响，轻则增加能耗，缩短设备寿命；重则造成严重的用电事故，直接威胁到企业的正常生产。

2 企业谐波治理措施

谐波对通信和电网中几乎所有的设备都有不良影响，因此，谐波治理是目前急待解决的问题。消除谐波的方式：装设滤波器滤除谐波。

滤波器主要分为无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器是传统的谐波补偿装置，具有结构简单、稳定性强、投资较少、容易维护等优点，目前在老旧企业中有部分应用，但它存在体积大、易造成电压鼓包和电网电压恶化等缺点，不符合滤波器的发展趋势。

有源滤波器采用先进的谐波电流检测技术，实时检测谐波电流，通过瞬时电流控制，实现谐波电流的动态补偿。它可以自动地跟踪电网谐波电流变化，有着非常好的可控性和快速响应性。

有源滤波器的主电路主要由逆变电路、电感和直流侧储能元件组成。补偿电流主要由有源电力滤波器提供。针对企业供电系统各配电间配电容量较小和各处谐波电流大小不一的情况，可以开发小容量模块化有源滤波器进行灵活配置，从而起到更好的谐波治理效果。

模块化有源滤波器采用先进的数字化控制系统。单模块输出能力可设较小，但可以针对不同的供电系统配置不同数量的模块。这样可以根据需要灵活配置设备，从而实现资源的合理利用。据此，可以为该企业的供电系统配置两个30 A的模块化有源滤波器，采用主从控制方式，实时高效地补偿电网谐波。这样可以弥补机柜式有源滤波器不易于安装、体积较大的缺点。

补偿后电流波形如图2所示。

电流的畸变率明显下降，见图3所示。

投入2个模块化有源滤波器后，电网电流中各次谐波电流得到有效抑制，A，B，C三相电流总谐波失真（THD）分别由46.5%，46.3% 和47.5%下降至 7.4%，7.9% 和 6.8%，使电网电流波形趋近正弦波。同时，电网电压的畸变率也得到很大改善，A，B，C三相电网电压的畸变率分别降至1.5%，1.7%，2.1%，符合了国家标准限值的要求，由原来的不合格变为合格。

3 结束语

优良的电能质量对现代企业的运营有着非常重要的作用。我们要综合分析电网谐波产生的原因，结合相关治理谐波的经验，配置和开发更有效的滤波器，最大限度地降低谐波对电能质量的影响，使企业能更好地创造经济与社会效益。

参考文献

[1]徐进，陈昊.石化低压配电系统中的谐波及其治理[J].电气时代，2005（12）.

[2]杜久永.企业供电系统的谐波治理与无功补偿技术[J].城市建设理论研究，2013（33）.

〔编辑：陈文强〕

Abstract： The harmonic voltage distribution systems for power quality has a very significant impact. Understanding enterprise grid harmonic hazards found in the main source of all kinds of motor drag harmonics， passive filters and active harmonic filters governance were compared， and proposed an easy to install modular configuration solution.

Key words： low-voltage distribution systems； harmonic； filters； power quality

摘 要：电网谐波对低压配电系统中的电能质量有着非常重要的影响。认识企业电网中谐波的危害，找到各种电机拖动中谐波的主要来源，对无源滤波器和有源滤波器治理谐波进行了比较，并提出了一种容易安装的模块化配置方案。

关键词：低压配电系统；谐波；滤波器；电能质量

中图分类号：TM642.2 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0039-02

随着我国经济的飞速增长，供电系统的运行变得越来越稳定，一般情况下能正常地保证供应企业和人们的日常用电。在保证供电可靠性、安全性的前提下，企业正常运转还需要优良的电能质量。但是由于非线性负载的数量增加，大量谐波的产生容易对企业正常的生产与运行造成不良影响，甚至可能引发安全事故。因此，我们有必要采取相应的技术措施以保证供电质量。

1 企业电网中谐波的分析

随着生产工具和技术的不断升级，日益提高的生产力使得电力负荷急剧增加，电网中各种变频调速装置、整流器等部件的负荷容量不断增长。大量电力电子功率器件和装置在电网中得到广泛应用，它们在为企业生产节约能源的同时，也为供电网络电能质量带来了严重的污染。大量的谐波和无功电流注入供电系统，造成系统效率降低、功率因数变差等后果，并对其他设备和装置产生扰动，严重影响电网的电能质量和电力设备的安全运行。因此，电能质量测试是电网安全运行评价与研究的一项重要内容，而对谐波处理的研究尤为重要。

选取某市某工业园区内大型医疗设备生产企业的低压供电系统，测试0.4 kV电网的电压和电流。主要利用Fluke435电能质量分析仪进行谐波测试。

1.1 电压测试情况

根据表1的检测结果可以发现，电网电压已经超过国家标准。在低压供电系统中，0.4 kV系统中电网电压畸变率不超过5%，究其原因，是电网中谐波电流流入电网带来的谐波电压。因此，需要进行电压谐波的治理。

1.2 电流测试情况

表2的检测结果显示，电网电流发生明显的畸变。畸变率和各处谐波含有量见图1所示。

造成电流畸变现象的原因是该企业采用了6脉动的变流器给电机供电，其特征次谐波是h=6k±1（k为正整数）次，这与现场实际情况相吻合。

在现代化企业供电系统中，谐波对电能质量的影响最大，主要的谐波源有各种变频器、整流设备、晶闸管变流设备和一些用于节能的电子控制装置。谐波会给各种用电设备带来不利影响，轻则增加能耗，缩短设备寿命；重则造成严重的用电事故，直接威胁到企业的正常生产。

2 企业谐波治理措施

谐波对通信和电网中几乎所有的设备都有不良影响，因此，谐波治理是目前急待解决的问题。消除谐波的方式：装设滤波器滤除谐波。

滤波器主要分为无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器是传统的谐波补偿装置，具有结构简单、稳定性强、投资较少、容易维护等优点，目前在老旧企业中有部分应用，但它存在体积大、易造成电压鼓包和电网电压恶化等缺点，不符合滤波器的发展趋势。

有源滤波器采用先进的谐波电流检测技术，实时检测谐波电流，通过瞬时电流控制，实现谐波电流的动态补偿。它可以自动地跟踪电网谐波电流变化，有着非常好的可控性和快速响应性。

有源滤波器的主电路主要由逆变电路、电感和直流侧储能元件组成。补偿电流主要由有源电力滤波器提供。针对企业供电系统各配电间配电容量较小和各处谐波电流大小不一的情况，可以开发小容量模块化有源滤波器进行灵活配置，从而起到更好的谐波治理效果。

模块化有源滤波器采用先进的数字化控制系统。单模块输出能力可设较小，但可以针对不同的供电系统配置不同数量的模块。这样可以根据需要灵活配置设备，从而实现资源的合理利用。据此，可以为该企业的供电系统配置两个30 A的模块化有源滤波器，采用主从控制方式，实时高效地补偿电网谐波。这样可以弥补机柜式有源滤波器不易于安装、体积较大的缺点。

补偿后电流波形如图2所示。

电流的畸变率明显下降，见图3所示。

投入2个模块化有源滤波器后，电网电流中各次谐波电流得到有效抑制，A，B，C三相电流总谐波失真（THD）分别由46.5%，46.3% 和47.5%下降至 7.4%，7.9% 和 6.8%，使电网电流波形趋近正弦波。同时，电网电压的畸变率也得到很大改善，A，B，C三相电网电压的畸变率分别降至1.5%，1.7%，2.1%，符合了国家标准限值的要求，由原来的不合格变为合格。

3 结束语

优良的电能质量对现代企业的运营有着非常重要的作用。我们要综合分析电网谐波产生的原因，结合相关治理谐波的经验，配置和开发更有效的滤波器，最大限度地降低谐波对电能质量的影响，使企业能更好地创造经济与社会效益。

参考文献

[1]徐进，陈昊.石化低压配电系统中的谐波及其治理[J].电气时代，2005（12）.

[2]杜久永.企业供电系统的谐波治理与无功补偿技术[J].城市建设理论研究，2013（33）.

〔编辑：陈文强〕

Abstract： The harmonic voltage distribution systems for power quality has a very significant impact. Understanding enterprise grid harmonic hazards found in the main source of all kinds of motor drag harmonics， passive filters and active harmonic filters governance were compared， and proposed an easy to install modular configuration solution.

Key words： low-voltage distribution systems； harmonic； filters； power quality