浅述供电系统谐波污染的危害及抑制实例

杨建农

摘要：随着当前社会不断发展与建设，人们日常生产生活对电力提出了更高程度的需求，供电系统得到广泛应用的同时，也受到了谐波污染的影响，造成整体供电质量水平的下降。对此，本文就谐波污染的危害进行了分析，并进一步探究在供电系统中抑制谐波污染的相关策略，以期能够有效改善供电质量，确保供电系统能够安全稳定地运作。

关键词：供电系统;谐波污染;危害;抑制

1、谐波污染的危害

1.1阻碍电气系统正常运转

供电系统在正常运作的过程中若受到了谐波污染影响，将直接会对发电设备自身造成功率方面的损耗，导致运转过程出现发热等情况。当电流波形过零点时，也将会造成开断难度增加，故障电流在切除处理时的时间也会随之延长。

1.2损耗供电线路

供电系统在受到谐波污染影响后，由于肌肤效应与邻近效应，会提升贡献线路中电阻的频率，无法合理确保对电能的节约利用;若中性线在正常运作时所流经的电流很小，导线自身较细，当谐波流过时会对供电线路造成损耗，引发一系列安全隐患问题。

1.3引发电网中的谐振

通常情况下，供电系统中所装设的各类电容器会比系统中的感抗要大，一般不会产生谐振，但由于谐波频率出现时，感抗值会得到成倍的增加，使得容抗值成倍减少，这种情况下电网中极其容易出现谐振的现象，而谐振会将谐波电流进一步扩大，造成电容器等电力装置设备受到损坏。

1.4影响自动保护装置

谐波的出现会影响到供电系统中继电自动保护装置的正常运作，仪表盘与电能计量在工作运转时出现一定程度的误差，阻碍最终供电质量效果。谐波同时也会对电力系统周边的环境造成干扰影响，降低通信信号质量等，使得机械设备在加工运转时质量降低，影响企业效益。

2、检测谐波的原理与方式

为了有效补偿和抑制负载产生的谐波电流，在检测谐波前，需要对谐波所具备的成本与特点进行深入了解，得以在进行负载电流检测过程中掌握谐波的分量，以下是几种对谐波电流进行检测的原理与方式。

2.1带阻滤波法

这种方式是当前发展形势下用于检测谐波电流中最为简便的方式，其操作原理是先设计安置低阻滤波器，并将基波分量滤除，从而能够获取谐波电流总量。但由于这种检测方式整体较为简单，且精细从而获得总的谐波电流量。这种方法过于简单，在检测结果的精确值上存在一定不足，一般情况下不会进行采用，无法满足谐波分析检测工作的需要。

2.2带通选频法和FFT变换法

带通选频的方式会通过采用多个窄带滤波器，并选出各次谐波分量，这种利用FFT变换的方式进行谐波的检测工作，是以数字信号处理来作为检测基础的，在具体检测分析过程中，需要重视起对待测信号的采样工作，掌握各次谐波的幅值和相位系数。带通选频法与FFT变换法都能够对各次谐波的含量进行检测，但由于带通选频法需要运用到模拟滤波器来作为基础装置设备，其整体结构较为复杂，受到原件参数以及外界环境因素的影响，在测得结果的精度方面存在一定问题，没有自适应能力;FFT变换法具备了能够同时进行多个回路检测的优势，并且可以自动进行定时测量，但由于在采样过程中受到限制，实效性较差。

2.3瞬时空间矢量法

瞬时无功功率理论的提出为电力谐波量的检测工作做出了贡献，谐波与无功功率的瞬时检测工作在不借助储能元件的情况就能够实现对谐波的有效抑制，促使着相关研究工作得到进一步创新与发展。电流中的基波分量被检测出后，将基波分量与总电流相减，就能够得到相应的谐波电流，这一方式在检测计算过程中忽略了 零序分量，且对于不对称系统来说，瞬时无功的平均分量不等于三相的平均无功。因此，瞬时空间矢量法只能够适用于三相电压正弦、对称情况下的三相电路谐波和基波无功电流的检测。

2.4自适应检测法

自适应检测的方法在应用于供电系统中谐波检测时，需要基于自适应干扰抵消的原理，将电压作为参考输入，负载电流作为原始输入，从负载电流中消去与电压波形相同的有功分量，得到需要补偿的谐波与无功分量。这种自适应检测系统即使处于电压波行发生畸变时也能够尽快适应，但也存在着动态响应速度较慢的缺点。

2.5小波变换检测法

通常情况下，针对电力系统中谐波的检测工作是由电力部门来开展的，主要需测得出各次谐波的含量来实现对电力系统的管理与控制。在对谐波电流进行动态抑制的过程中，可以不需要一次分解出各次谐波分量，重视起除基波电流外的总畸变电流更为重要。小波变换检测的方式通过克服了无局部性的缺点，在对谐波信号进行检测分析的过程中可以直接获取所相对应的时間信息。

3、供电系统中谐波污染危害的相应抑制方法

电力系统中，为了能够确保供电系统在供电质量方面的安全稳定性，相关企业需要通过减少或消除注入系统中的谐波电流，来实现对谐波污染的抑制工作。

3.1合理选用变压器与电容器

首先需要重视起变压器的接线工作，选用最合理的方式，能够有效阻止不平衡电流与谐波电流传入电源电力系统中来;其次，在电网中将电容器组进行并联，能够在一定程度上改善功率因素，调节并优化电压。若谐波存在时，在一定参数下电容器组将会放大谐波，危及到电容器自身的安全稳定性，甚至会影响到周边其他电器设备的正常运转，通过串联电抗器，或将电容器组中的支路进行改进，有效对电容器组的投入容量进行合理控制，避免电容器对谐波的扩大。

3.2降低谐波源含量

通过在谐波源上采取相应措施，最大限度来降低谐波含量，有效避免谐波的产生，从而提高电力系统的运行质量效果，并避免由于谐波影响而支出的资金成本。其中，最为常见的降低谐波源含量方法首先就是对整流器的脉动数进行增加高次谐波电流与整流相数间存在着密切关联，相数出现增加，则高次谐波的最低次数也会随之提高，谐波电流副值变小;另一种常见的方式是在电力系统中加装加装静止无功补偿装置。通常情况下，谐波源会发生快速变化，往往还会造成供电电压的不稳定性，造成电压存在波动，影响系统电压三相的不平衡。通过在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，能够有效减少波动的谐波量，同时对电压波动、电压闪变等进行有效抑制，补偿功率因数，有效减少并抑制供电系统中谐波的危害。

3.3在电力系统中采用滤波器

在当前发展形势下，通过在电力设备系统中安装无源滤波器，能够有效阻止该次谐波流入电网中，且滤波器自身具备了成本低、效率高、结构简单等优势，逐步成为了抑制谐波与无功补偿工作的主要手段。无源滤波器能够改变在特殊频率下电源的阻抗，并能够在稳定运转的供电系统中实现使用，有效吸收大部分谐波电流。有源谐波滤除装置则是在无源滤波的基础上发展而来的，针对于电力系统中谐波相位、大小等，能够产生与谐波反相的谐波，流入系统中来，有效对该次谐波进行相互抵消，从而达到滤波的目的。随着科学技术的不断发展与提高，有源滤波技术在整个供电系统中得到了广泛应用，成为了优化完善供电质量的关键性技术。

4、总结

综上所述，随着社会水平的提高，人们生产生活对电力提出了更高程度的要求，而各种电力设备装置的应用于发展，也使得电网谐波污染现象日趋严重，受谐波污染危害，极其容易引发一系列安全隐患事故。为了能够确保供电系统得以正常运转，保障供电质量水平，相关企业需要在多个方面来采取有力的抑制谐波措施，在延长供电设备使用寿命的同时，改善整个供电系统的电力品质，减少能源消耗与浪费，提高电能的利用率，确保供电系统运作的安全稳定性。

参考文献

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