企业供电系统谐波的处理策略

史永辉 张学鹏

摘要：谐波广泛存在于企业的供电系统中，谐波的产生会对电网的供电质量和供电安全造成严重影响。因此，研究和探讨企业供电系统谐波的有效处理策略，最大程度地降低谐波对供电系统的危害程度，减少企业因供电系统谐波而遭受的损失，具有非常重要的现实意义。基于此，本文在分析企业供电系统谐波危害的基础上，提出了几条处理企业供电系统谐波的有效策略，希望本文能为提高我国企业供电系统谐波处理水平提供一些有益的参考和借鉴。

关键词：供电系统;谐波;处理策略

干净理想的供电系统能为企业提供工频恒定的正弦波电压，但在企业供电系统的实际运行中，因存在具有阻抗特性的非线性用电设备，当施加电压与流过电流不呈线性关系时，供电系统中就会产生非正弧波电流。所有波形电压都可分解成一个基频正弧波加上基频整数倍的一系列分量，该分量统称为谐波。谐波的产生会使部分设备发生故障，进而导致生产安全事故。因此，企业应高度重视供电系统谐波问题，强化对电能质量的管理，采取多种措施有效抑制谐波产生的源头，不断提高供电系统的纯净度，为企业生产提供优质可靠的电源。

一、企业供电系统谐波的危害

（一）对设备的危害

电力设备主要是指电力变压器和电力电容器，谐波会严重危害这些设备的正常运行。当电容器两端存在谐波电压时，由于谐波频率较高，电容器无法阻抗谐波，会使电容器电流增大，温度增高，进而导致损耗系数增大，附加损耗增加，极易引发电气设备故障，缩短电容器使用寿命，甚至有可能因电容器负荷太大而引发爆炸。另外，在谐波与电容器的共同作用下，有可能导致电力谐波谐振，增大谐波的危害程度。

（二）对线路的危害

谐波会对线路运行的稳定性造成影响。为确保设备和线路安全性，使线路能够稳定运行，企业在电力线路中增设了很多继电保护装置、低压开关设备等。而受到谐波的影响，上述根据基波量设定的灵敏度较高的自动保护装置，如复合电压启动的过电流保护装置、母线差动保护元件、自动准同期装置、故障录波器等很可能出现误动或拒动，将严重威胁供配电系统的安全稳定运行。此外，还可能影响各种断路器功能的正常发挥，谐波电流可增加断路器的铜耗和铁耗，使其发热，导致额定电流降低、脱扣困难、脱扣电流降低等异常现象，从而产生不动作或误动作。

二、企业供电系统谐波的处理

（一）改造谐波源

要想消除供电系统谐波，最根本的办法就是消除谐波产生的根源。谐波产生的来源主要是各种非线性元件，所以企业首先应从电子装置入手，设法降低谐波产生的可能性。通过测试发现，增加变流装置周期可减少脉动次数，消减起伏的幅值，从技术层面达到消减谐波源的目的。使用该方法时应借助波段测试装置，通过技术方式对异常波段进行干预。另外，将高频率因数整流器运用到供电系统中，也可对谐波源进行自动改造。

（二）科学选择变压器

变压器中的很多非线性元件都会产生大量谐波。因此，选择变压器时，应选择合理正确的接线方式，从而有效阻止3N次谐波电流和不平衡电力，避免谐波通过原边传至供电系统中。在企业经常使用的三角形（星形）变压器中，不平衡电力和3N次谐波电流仅在初级绕组里循环流动，不会进入供电系统中。为保证三角形变压器的正常运作，一定要按照负载确定变压器额定容量，并为谐波畸变留出裕量，避免因谐波导致变压器发热，进而造成变压器损坏。

（三）科学选择电缆线

在选择电缆线时必须先考虑电缆截面，因供电系统中存在谐波会导致电缆发热，因此凡是谐波可扰动的设备一定要合理选择配线，需运用有关公式对电力承载流量时所需的裕量值进行计算。影响裕量值的因素主要包括斜长、弧垂、接续等。以接续为例，搭接电线必然会增加裕量，并会受到接线工艺和导地线长度的影响，通常情况下接线长度不宜超过1.1米，如果按照接地导线长2000米来计算，那么会导致不到0.06%的裕量增量。

（四）实施谐波补偿

针对矿业企业来说，谐波产生的来源主要是大功率提升机械、通风机械、传输机器等，在生产运行过程中容易生成严重的高次谐波污染。所以，要想减少变压器造成的谐波，需要再增加谐波补偿装置，以保证电流以正弦波方式输送。目前，在变频器母线上增加五次单调谐滤波器是最为常见的方式，同时采取角形接线，对于单项则采用一串七并的方式。

（五）科学选择整流器

选择整流器时，最好选择脉动数或整流相数多的整流器，这样能在很大程度上减少低次特征谐波，降低谐波源产生的谐波含量，因此在設计过程中应充分考虑到这一点。在供电系统中，整流器是产生谐波较多的装置之一，其在交流侧生成的高次谐波是tk±1次谐波，例如，整流装置为6脉动时，谐波次数是n=6K±1，假如增至12脉动，则谐波的次数为n=12K±1，如此则能消除5、7等次谐波，所以增加整流器的脉动数或整流相数，能对低次谐波起到抑制作用。不过，该方法尽管在理论上是成立的，但在实际运用过程中会耗费大量资金，并且消除谐波的效果也不明显，所以一般情况下仅在大容量整流装置中使用该种方法。

三、结语

总而言之，为确保企业正常、安全生产，必须高度重视供电系统谐波问题，有效抑制谐波产生的根源，可采取改造谐波源、科学选择变压器、科学选择电缆线、实施谐波补偿、科学选择整流器等多项有效措施，有效预防供电系统谐波给企业生产带来的危害，确保企业实现健康有序运行的目的。

参考文献：

[1]邓文丽，戴朝华，薛聪聪.光伏接入牵引供电系统谐波交互影响及其适应性分析[J].电力自动化设备，2019（04）.

[2]刘明晓，王旭光.再生自动状况下牵引供电系统谐波特性分析[J].电子设计工程，2019（18）.

[3]王延青.牵引供电系统谐波特性测试分析及抑制方案研究[J].河南科技，2018（32）.

[4]樊道庆，郭贤朝，刘静佳.模块化多电平的谐波补偿控制策略[J].自动化与仪表，2018（02）.