电网高次谐波对智能断路器的影响及应对措施

李永华　葛建军（华北油田公司供水供电服务中心，河北　任丘　062550）



电网高次谐波对智能断路器的影响及应对措施

李永华葛建军
（华北油田公司供水供电服务中心，河北任丘062550）

摘要：电网高次谐波严重影响了供电质量，导致低压配电室智能断路器误动作，影响正常供电，对生产和生活带来一定影响，因此需要采取措施保证安全供电。本文通过分析谐波产生的原因、对智能断路器的危害，研究应对措施，对于预防谐波危害有一定的实用意义。

关键词：高次谐波；智能断路器；滤波装置

当今配电室正在向智能化发展，配备了多种先进传感器（如温度传感器，烟雾报警传感器等）、智能仪表、智能断路器和远传通讯设施来实现远程监控和操作，但它存在的问题也不少，例如保护装置误动作引起智能断路器跳闸、智能电表计量不准确等，其中以智能断路器误跳闸最为严重，影响了用户用电。

智能断路器配备的智能控制器集成了过压、欠压等多种保护功能，还具有查询、通信功能等，属精密器件，易受到供电网中的非正常电磁及谐波干扰。经过对出现过非正常跳闸情况的断路器逐一检查，并查询其运行和报警记录等，发现高次谐波、尤其是3次谐波是造成智能断路器非正常动作的主要原因。下面将详细分析高次谐波产生的原因、对智能断路器的影响及应对措施。

一、谐波产生的原因

目前在充电装置、电力机车等许多方面应用到可控硅整流电路，它给电网带来大量谐波。据统计其产生的谐波占谐波总量的近40%，是最大的谐波源。其次是变频调速装置，它广泛应用在水泵、风机、电梯等设备控制中，其内部的整流及逆变回路采用相位控制，会产生多种谐波，尤以3次谐波最多、危害最大。再次是荧光灯、高压钠灯等气体放电类光源，其电流与电压的非线性关系会给电网带来奇次谐波，由于其数量大，对电网的影响也很大。现代电网中的谐波源还有数量巨大的家用电器，如计算机、电视机、调温灶具等，也会由其调压整流电路，产生奇次谐波。电风扇、洗衣机、空调等有绕组的电器，其不断变化的不平衡电流也是电网谐波的重要来源之一。

二、谐波对电网配电设备和线路的危害

1 电网中的谐波，尤其是高次谐波，会使电容器端电压增大，这样流经电容器的电流就会增大，导致电容器过热，不仅加速其绝缘材料的老化，缩短使用寿命，严重时还会使电容器击穿甚至爆炸。

2 会增加变压器的空载损耗，降低变压器使用效率，减少变压器出力。

3 会使电力电缆超负荷，损坏其绝缘，同时还会使电缆线损增加，导致电缆发热，加速其绝缘老化，缩短电缆使用寿命。

4 会增加电动机附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热，增大电动机损耗，减少其出力和使用寿命。

5 会对电磁型和电子型的断路器产生影响，从而使断路器误动作跳闸，会给正常的生产和生活造成很大影响。

6 除此之外，谐波还会使电能表计量产生误差，严重时会导致计量混乱，造成严重的经济损失。

三、应对谐波的办法和措施

1 增加换流装置的相数或脉冲数，可以减少换流装置产生的谐波电流，从而减少注入电网的谐波电流。例如多脉动整流技术对于抑制变频器输入端的谐波，尤其是抑制低次谐波效果明显。

2 在电源出线侧加装滤波电感。电感的测算取值及材料的选择应考虑：第一，电感磁芯材料适应频率范围宽；第二，电感磁导率高，磁导率可以分段考虑；第三，磁芯材料一般选取铁粉芯。

3 在智能断路器回路中加装抗干扰模块—EMI滤波器，它是一种由电容和电感组成的低通滤波器，它能保证监测和遥控所需的低频正确信号顺利通过，同时抑制高频干扰信号。

从图3（b）我们可以看出，EMI滤波器相当于一个两端口网络，设其输入阻抗为Z1，输出阻抗为Z2，当其输入阻抗和输出阻抗不相等时，高频干扰信号就会在输入端产生反射，设其反射系数为：

可以看出，输出阻抗Z2和输入阻抗Z1相差越大，反射系数P越大，信号反射也就越大，这样就能有效抑制高频干扰信号。

4 采用有源滤波设备是改善供电质量的有效手段之一，但有源滤波设备造价高、投资大，一般使用在比较重要的场合，比如医院，石化企业等。

结语

综上所述，可见高次谐波会严重影响供电线路和设备，进而影响我们的生产和生活，只有采取有效措施抑制和消减高次谐波，加大对新产品和新技术的研发和投入，才能减少谐波故障处理造成的经济损失和社会影响，改善供电的稳定性和供电质量。

参考文献

[1]倪仕杰.电网谐波影响低压断路器不对称接地（接零）故障保护准确性的解决方案[J].上海电器技术，2004：28-30.

中图分类号：TM561

文献标识码：A