玻纤行业低压配电系统的谐波分析和治理

潘之湘

摘 要：在分析谐波危害的基础上，对现有谐波治理方式进行阐述。因玻纤工业中谐波严重，特别分析了其谐波的特性并提出针对性解决措施，以期为达到较好的治理效果而抛砖引玉。

关键词：玻纤行业；低压配电；谐波

引言

玻纤工业中，低压配电侧普遍采用电助熔辅助加热技术。由于该技术使用较多的晶闸管元件，使电能质量受到很大影响，并反馈至公网系统。因此，对玻纤行业的谐波治理刻不容缓。

1 关于配网系统的谐波

配电系统谐波，是指在工频50Hz基波上叠加的杂波。

1.1 谐波的危害

（1）增加用、供和输电设备的额外附加损耗，使设备的温度上升，降低设备的寿命和利用率。（2）对继电保护、自动装置产生耦合干扰，进而影响其工作可靠性。（3）对通讯系统正常工作产生干扰。（4）影响用电设备的性能（如电视机画面畸变、计算机数据错误）。（5）增加电缆的介质损耗，有可能引发局部放电和单相接地故障。（6）使那些比较敏感的生产设备出现波动，导致次品率上升。

1.2 谐波标准

2 谐波治理方法

2.1 受端治理

合理选择供电方式

（1）在规划和设计时，将谐波源尽可能接入大容量或高电压的网络，以减小谐波危害面。（2）调节电容器的串联电抗，有效降低电容器对谐波的放大作用。（3）三相变压器采用Y-d（Y/Δ）接线，以消除3的整数倍次的谐波。

2.2 主动治理

（1）增加变流装置的脉冲数或相数。变流器的特征频谱为：n=Kp±1。即频率n与脉冲数p正相关。而In≈I1/n，故随着脉冲数增加，谐波电流将减少。如：整流相数由6变为12时，5次谐波的幅值由基波的18.5%下降到4.5%，7次谐波的幅值由基波的12%下降到3%。（2）改变谐波源的配置或工作方式。如将具有互补性质的装置集中使用等。（3）脉宽调制。即采用PWM方法，将直流电压调制成等幅不等宽的交流输出。

2.3 被动治理

（1）无源滤波器。由L、C、R元件构成，安装在谐波源接入点。其原理是当LC回路的谐振频率与某次谐波频率相同，即吸收该次谐波电流。无源滤波器属于被动式滤波，成本低、结构简单，其应用最为广泛。（2）有源滤波器。即利用可控硅输出与原谐波电流相位相反、幅值相等的电流，以使总谐波趋于零。主要用到了IGBT、DSP和PWM等技术。（3）静止无功补偿装置。一般并联装设在谐波源处，能有效减小快速波动的谐波量（如电动机车、卷扬机等），同时抑制电压闪变、补偿功率因数。（4）混合型滤波器（HAPF）。它兼具无源滤波器和有源滤波器的优点，是当前谐波治理的最新技术。HAPF治理谐波，是灵活的、动态的，主要用于各次谐波皆有、谐波构成复杂等情况。一般有并联方式和串联方式两种。详见图1和图2所示。

3 玻纤行业谐波分析

4 治理方案

在总出线处进行谐波的综合治理。具体为：在3次滤波支路安装容量420kVar，5次滤波支路安装容量900kVar，7次滤波支路安装容量380kVar。

治理效果：各次谐波均达到国家要求，功率因数从0.8提升至0.96，系统电流减少了400A。滤波前后的波形比较见图3、图4所示。

5 展望

从以上电流波形看，已得到很大改善。若要更进一步，可采取的措施为：无源滤波与有源滤波结或无源滤波器采用适当的分相方法。

参考文献

[1]王莉娜.罗安工厂供电系统谐波谐振的抑制[J].电力系统自动化，2013（25）：30-32.

[2]谭甜源.大功率并联混合型有源电力滤波器[J].中国电机工程学报，2004，24（3）：41-45.