關于電力電子裝置諧波問題的綜述

2 諧波的危害

諧波對公用電網的危害主要包括：

1）使公用電網中的元件產生附加的諧波損耗，降低了發電、輸變電設備的效率，大量的3次諧波流過中性線時，會引起線路過熱甚至發生火災；

2）影響各種電氣設備的正常工作，除了引起附加損耗外，還可使電機產生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴重過熱，使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致損壞；

3）會引起公用電網中局部并聯諧振和串聯諧振，從而使諧波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起嚴重事故；

4）會導致繼電保護和自動裝置誤動作，并使電氣測量儀表計量不準確；

5）會對鄰近的通信系統產生干擾，輕者產生噪聲，降低通信質量，重者導致信息丟失，使通信系統無法正常工作。

3 諧波的管理原則

要提高電能質量，必須加強對諧波的管理。本著限制諧波源向公用電網注入諧波電流，將諧波電壓限制在允許范圍內的原則。首先要掌握系統中的諧波源及其分布，限制其諧波在允許范圍內方可入網，未達標的必須采取治理措施，以防諧波擴散。為此國際電工委員會（IEC）和美國IEEE都有推薦標準，如IEEE規定的電流諧波極限標準見表1。我國結合電網實際水平并借鑒其他國家標準制定的電壓正弦波形畸變率規定見表2。

表1 諧波電流極限值（IEEE519－1992規定）

表2 電壓正弦波形畸變率限值

4 諧波的綜合治理

目前，我國電力系統對諧波的管理呈現“先污染，后治理”的被動局面，所以如何綜合治理已經成為一個迫在眉睫的研究課題。

關于“綜合”的內涵，有人認為用范圍廣泛、普遍推廣來描述；也有人認為用集合的、一體化的來表述更實際；筆者認為綜合治理的工作應包含以下兩方面:

——加強科學化、法制化管理；

——采取有效技術措施防范和抑制諧波。

4.1 加強科學化、法制化管理

主要從兩個方面加強管理：

——普遍采用具有法律約束和經濟約束的手段，改變先污染后治理的被動局面，即應該嚴格按照各類電力設備、電力電子設備的技術規范中規定的諧波含量指標，對其進行評定，如果超過國家規定的指標，不得出廠和投入電力系統使用；

——供電部門應從全局出發，全面規劃，采取有力措施加強技術監督與管理，一方面審核尚待投入負荷的諧波水平，另一方面對已投運的諧波源負載，要求用戶加裝濾波裝置。

4.2 采取有效的技術措施

目前解決電力電子設備諧波污染的主要技術途徑有兩條：

——主動型諧波抑制方案即對電力電子裝置本身進行改進,使其不產生諧波,或根據需要對其功率因數進行控制；

——被動型諧波抑制方案即諧波負載本身不加改變，而是在電力系統或諧波負載的交流側加裝無源濾波器（PF）、有源濾波器（APF）或者混合濾波器（HAPF）等裝置，通過外加設備對電網實施諧波補償。