电气设计中谐波危害及滤波装置的选择

步显彬

（沈阳汇丰电力自动化有限公司）

摘要：文章首先对电气设备使用中谐波的产生形式以及原因进行介绍，在此基础上总结出谐波产生后所带来的危害，分别从不同设备所存在的影响来开展。最后整理出有效的谐波过滤装置安装方法，以及根据不同谐波类型对过滤装置的选择原则，促进电路系统的使用安装提升，最大程度的降低电路系统损耗问题。

关键词：电气设计；谐波危害；滤波装一、电气设备使用中谐波的产生

1、晶闸管整流设备及变频装置

当电流通过这部分装置时，会进行一个分流处理，在這一过程中电流之间的差距过导致干扰出现，这部分器件产生谐波的几率也是最大的，如果不能科学的进行控制，其谐波在电气电路中会持续存在，其产生几率高达30%。谐波的具体大小是随着电容变化而变化的，在控制过程中也需要选择有效的技术方法。变频器属于保护装置，应用在功率较大的电气设备中，例如发动机与风干机等，其产生谐波的原理与晶闸管整流控制系统相似，均为电容增大影响下产生的，这两部分谐波在电气设计中也是重点解决的，否则长时间存在会导致电气系统的保护装置失去功能，控制系统所检测得到的数据也与实际情况不符合，最终造成管理效果达不到理想标准。

2、电弧炉设备及气体电光源设备

其运行过程中受伏安特性的影响很容易产生电流，长时间在此环境下最终导致电流超出了额定标准，金属熔炼受到影响。谐波所带来的危害不仅仅是电气系统失去稳定性，对所生产的产品质量安全也存在严重影响。气体光电源用于照明使用，谐波的产生会导致照明光通量受到影响，其使用功率也超出了安全标准，在此环境下最终导致设备运行使用稳定性不足，造成照明设备烧毁的现象出现[1]。这两方面因素是谐波产生比较常见的原因，其中也涉及到其他因素，如果不能处理好系统之间的谐波影响问题，电气设计方案自然也是不科学的，针对这些问题，所开展的设计工作中会重点探讨解决措施。

二、电气设备中谐波的危害

当电气电路系统中存在谐波，继续使用也增大了谐波所带来的影响，增大了用电设备的损耗，额定的安全使用寿命因此而大大减少，设备中的电子元器件也会频繁的损坏，整体电气系统的运行成本因此而增大[2]。其危害是持续存在的，直到谐波被过滤掉在系统中消失。三相四线制接电模式中，谐波的产生增大了零线中的电流流量，这种的环境下电路系统继续运行使用最终会导致接地部分线路丧失功能，线路的保护功能自然也不能够实现。用户进户部分的电网中如果存在电容补偿，与供电线路之间会产生振动磁波，谐波也因此而产生，最终导致用电设备损坏，并且电流流经稳定性也因此受到影响，并不能达到预期的供电效果。电容器在电路系统中受谐波震荡影响损耗增大，当损耗达到一定值后电容失去保护功能，使用安全性不能得到保障。

三、电气设置中滤波装置的选择

1、无源滤波器

将电感、电阻以及电源灯系统组成部分相互结合，形成一个滤波系统，通过这种方法在使用中也能避免受到质量安全隐患的影响，无源滤波器能够同时应对多种电路系统谐波震荡问题，尤其是针对电流传输过程中电容差导致的影响效果更加明显。形成这一滤波器最简单的方法是将电容与电感采取串联方式连接，形成一个共同的体系，这样在系统应用过程中所遇到的谐波震荡问题才能得到有效解决，也符合当前的运行使用需求。该组合方法可以解决一次或者多次谐波问题，采取不同的组合方法也能帮助提升问题的解决效率，对于常见的组合形式，所选择的内容更要与实际情况保持相同，确保用电设备在系统中的运行使用安全，达到理想的运行控制效果。这种滤波形式常常应用在谐波单一的线路系统中[3]。

2、有源滤波器

这种滤波器可以有针对性的对谐波进行过滤，安全防护效果也更智能化，是单一方法中所不能达到的。随着电气设备使用，谐波产生可能是间断的，而有源滤波器可以做到动态滤波，随着谐波震荡影响产生及时对其进行控制，避免出现更严重的影响。不规则的谐波产生后在大小与波形上都有很大变化，此时继续采用无缘滤波器效果自然也不理想，在电气设计阶段会对滤波器的功能形式进行合理控制，达到更理想的设计效果来应对不同特征的谐波，确保电气设备使用中的功能可以正常实现。谐波被过滤时如果方法不恰当很容易造成谐振问题，对供电系统产生更大的干扰，有源滤波器能够将系统中的谐波全部吸收，这样就不会出现继续深入影响的现象，对于震荡也能够起到预防控制作用。在一些精密电气仪器中会选择这种滤波方法，虽然在波形控制中需要投入更大的成本，但其效果确是十分理想的。

四、有源滤波装置的安装位置

单一的电气设备进行谐波滤波控制时，可以选择离谐波源较近的位置处安装，达到更理想的安装效果，在谐波产生过程中便能够对其作出有效控制，通过这种方法来确保用电系统整体稳定性。安装在配电箱处仅适合单一的谐波源，并且谐波影响也比较简单，对于复杂的电气电路谐波影响，要观察配电柜处的电流走向，在低压电源处选择安装有效的滤波器。在一些大型商场等用电比较复杂的系统中，谐波滤波器要安装到具体的用电设备处，通过这种方法来避免运行中出现谐波不能完全过滤的现象。选择滤波器安装位置是电气线路设计中十分重要的项目，通过这种简答方法来继续加深控制，可以达到理想的使用稳定效果，同时更能够对用电设备起到安全保护作用，避免在安全使用年限内出现过度损耗的问题。如果不能确定准确的安装位置，在设计中可以先选择几个试验点，在根据检测得到的结果来确定最终位置，通过这种方法来开展的电气设计其规划方案更具有可行性，应用后也能达到系统的谐波过滤需求，是当前比较常用的设计安装方法之一。

结语：随着电力电子技术的发展与进步，将出现新的谐波源，而且有源滤波器造价太高，受硬件限制，在大容量场合无法使用。有源滤波容量单套不超过100kVA，目前最高适用电网电压不超过690V。滤波器的技术有待于挖掘。

参考文献：

[1]宁志毫，罗隆福，许加柱，邵鹏飞，赵志宇.变压器铁心谐波磁通抑制技术及其在工业整流中的应用[J].湖南大学学报（自然科学版），2011（12）：28-29

[2]邵鹏飞，罗隆福，宁志毫，许加柱，李勇，ChristianRehtanz感应滤波技术应用于工业定制电力系统的运行经验分析[J].电力自动化设备，2011（04）：29-30

[3]廖闻迪，罗隆福，朱军，张勋奇，梁崇淦，陈跃辉，周冠东.非正交解耦理论与集成于整流变压器的线性电抗器[J].中国电机工程学报，2015（13）：20-21置