谈谐波治理设备在供电系统中的应用

黄雨婵　黄波

摘 要：电力设备的广泛应用，使得供电系统在正常运行过程中会有大量的谐波产生，并会直接导致电压畸变以及电能质量下降等诸多问题。本文针对了在电力系统中带有谐波产生的机理以及进行谐波处理方式的分析，来就谐波治理设备在供电系统中的应用进行了简要分析。

关键词：谐波治理设备；供电系统；应用

随着我国电力电子技术的不断发展，使得各种电力电子变流装置也被广泛应用到了电力系统与工业企业之中，并有效改善了其用电质量。但是随着电力电子设备的广泛应用，也给供电系统的正常运行带来了一定的问题，并严重影响了电网的电能质量。而通过对公用电网进行无功补偿和谐波抑制，则能够有效改善其电能质量，并净化电网环境。因此，借助于在电力系统之中安装有源电力滤波器，能够有效抑制电网谐波与动态补偿的无功功率。

一、谐波污染

谐波指的是频率为基波频率整倍数的正弦波电流分量，其主要来源包含了整流电路的设备。在工业上引起谐波污染的因素有：电力电子设备，各种晶闸管可控开关以及PWM变频器等。

谐波的存在，会导致电网的电压出现畸变，并且会严重的污染整个供电质量，其具体危害有：

①会增加公用电网中的附加损耗，并降低一些发电、输电以及用电设备的效率，并会导致电容器、电缆等电器设备出现过热、寿命缩短以及损坏等问题。

②会直接引起电网中局部的串联谐振或并联谐振，使得其谐波电流放大数倍，从而对电容器以及串联的电抗器造成较大威胁。

③会直接导致电能计量出现混乱，并使得大量高次谐波电流涌入供电系统之中，从而导致导线出现过热现象或直接导致火灾的发生。

④会对一些通信与信息处理设备造成严重的干扰，甚至会出现信息丢失、工控系统崩溃等现象。

二、进行谐波治理的几点措施

通过谐波的治理，能够有效提升电能质量，并保障供用电设备的安全。一般可以借助于谐波预防与谐波治理这两种方式来进行谐波的治理工作。其中谐波预防指的是在供电源头减少谐波的形成，也就是通过对供电设备进行改进来抑制谐波的形成。而谐波治理则是通过对供电系统之中的馈线参数进行改变或者按照谐波抑制设备等方式，来防止谐波对整个电网运行的影响。

（一）整流设备

整流设备运行过程中产生的特征谐波电流次数直接受到其脉动数的影响，两者之间也是一种正相关的联系。但是随着整流装置的脉动数越多，对于整流装置的配置要求也就更高。在供电系统的正常运行过程中，一般情况下大功率整流装置多采用12脉或者24脉的多脉整流方式，而一些中小功率的整流装置，則能够利用脉宽调制技术来进行谐波的治理。

（二）供电设备

借助于对电力变压器的巧妙连接，能够减少一定次数的谐波，比如说利用三角形连接的变压器就能够对三次或者其倍数次的谐波产生良好的消除作用，这就可以在发电机所提供的复合标准的正弦波形电能的基础上，来采取一系列措施进行谐波电动势的消除。

（三）无源电力滤波器

无源电力滤波器是借助于电感元件或者电容元件，都能够利用一定的拓扑结构来进行连接，并在此基础上按照相应参数来进行配置。借助于无源电力滤波器，能够有效滤除某次或者某些次的谐波，并且可以为并联谐振提供一个低阻通路，来起到有效的滤波作用。这种滤波器的结构相对简单，并且容易实现以及维护。但是在无源电力滤波器的使用过程中，依旧存在着下面几点问题：

①借助于无源电力滤波器，只能够滤除掉设计要求规定之中的谐波部分，并且难以对滤波、调压以及无功无偿的要求进行协调，还会对一些特定的谐波放大，因此在消除一些具有复杂成分的高次谐波时，需要加入多个滤波电路，才能够得到一个良好的滤波效果，但这也会使得该装置的体积变大，并使得其损耗程度得到进一步提升。

②无法有效应对电网频率与阻抗变化这些状况，其滤波效果也会随着电力系统的运行状况也不断发生改变，在谐波电流过大的情况下，甚至会直接引起设备的损坏等一系列问题。

③运用无源电力滤波器，还会与电力系统发生并联谐振等现象，并进一步导致电力系统中故障的产生。

（四）有源电力滤波器

随着我国科学技术的不断发展，使得各种功率器件其精度也到了了进一步提升，而生活水平的提升，也让人们对于电网的质量与服务水平提出了更高的要求，这就导致了传统的电力系统难以满足现阶段人们的需求，并需要相关的电力企业必须在供电系统中安装有源电力滤波器。

①工作原理：在滤波器中，指令电流的运算部分以及补偿电流的发生部分会正常工作，在这里面指令电流的运算部分能够对补偿对象中的无功和谐波电流进行有效监测，并将该谐波电流进行提取。而补偿电流的发生部分可以作为逆变器来进行补偿电流的有效输出，并能够充当整流器来进行储能元件的充电工作。在有源电力滤波器的工作过程中可以利用电流互感器以及电压互感器等检测技术，来把其获取到的谐波信号进行处理，并获得相应的补偿武功以及谐波电流指令信号。借助于该信号，电力系统通过对PWM的控制，可以输出与电网中谐波形状相同、相位相反的无功谐波补偿电流的输出，这样就可以有效减少谐波电流对整个输电系统的影响程度，并进一步确保电网系统的运行稳定性。

②使用优势：使用灵活，其响应速度很快，因此能够有效实现动态补偿。而当电网中谐波电流过大时，利用有源滤波器能够使得其在额定容量内进行工作，因此可以很好避免过载现象的发生，而这些优势，也是的有源电力滤波器拥有着良好的发展前景。

三、结语

电能质量涉及到了国民经济中的各行各样，以及我国电力行业的正常发展，这也就要求相关电力企业必须充分提升电力系统中的电能质量。而谐波作为影响电能的一个重要因素，就使得相关研究人员必须充分重视在电网运行过程中对于谐波的治理工作。只有这样，才能够有效减少谐波对于电力系统的影响，并进一步提升我国的电能质量。

参考文献：

[1] 孙鹏.供电系统中谐波治理设备的应用浅述[J].中国新技术新产品，2015（08）.

[2] 田传明.配电网无功补偿和谐波治理研究[D].华北电力大学，2014（06）.