電網諧波對線損的影響及實施對策

電力系統中諧波分量不僅影響電能質量，也增加了輸電網的電能損耗。2012年6月份尉氏縣供電局洧川供電所抄表員在抄表核算過程中發現一銅冶煉廠所接線路線損比以往升高2%，并且用戶低壓考核表與供電局的高壓收費計量表相差20%，解決這個問題對用戶和電力系統都具有重要的意義。

一、主要諧波源

1.1 銅冶煉廠的主要用電設備都是非線性用電設備，電弧加熱設備如大型電弧爐、電焊機。電弧爐運行引起電壓波動隨著冶煉工業的發展，當然會更多地使用電弧爐，這是一個重要負荷。運行時，電極和金屬碎粒之間會發生頻繁斷路，而在熔化期間，電源兩相短路，一旦熔化金屬從電極上落下，電弧熄滅，電源又開路，因此，可以說冶煉過程是頻繁的短路-開路-短路的過程，會引起用戶端電壓波動及白熾燈閃爍，這種諧波是以3次諧波為主。此外，弧電流的波形還有一定的非對稱性。正是由于弧電流是非正弦波，造成電弧加熱設備對電網的諧波污染比較大。

1.2 開關電源：開關電源設備目前應用很廣，它的工作原理是先把交流整流成直流，通過開關管控制變壓器初級電流的開通和關閉，從而在變壓器二次側感應出電流，供給用電設備。此外，開關電源的頻率比較高一般在40kHz 左右，不僅在整流時產生諧波，而且在開關開閉時，反射40kHz左右的波至電源。這類用電設備同樣是單臺容量不大，但它是應用面最廣、量最大的非線性用電設備，它還有一定量的三次諧波，造成配變的中性線電流居高不下，而且三次諧波還會通過配變污染到10kV電網。

1.3 變壓器空載合閘涌流產生諧波：鐵心中磁通變化時，會產生8~15倍額定電流的涌流，由于線圈電阻的存在，變壓器空載合閘涌流一般經過幾個周波即可達到穩定。所產生的勵磁涌流所含的諧波成份以3次諧波為主。

1.4 電壓互感器鐵磁諧振過電壓：在我國10kV、35kV電壓等級的中性點不接地配電網中，為了監視對地絕緣，一般采用三相五柱式電壓互感器。在正常情況下，三相對地電壓是平衡的，但是由于發生單相接地故障等原因，會導致三相對地電壓平衡的破壞，還有可能使電壓互感器線圈電感L和系統對地電容C在參數上配合，而產生諧振過電壓。

二、造成的影響

2.1不滿足電力企業對客戶提供優質服務的市場要求。

2.2不能達到企業降損節能技術指標，企業效益不能最大化。

2.3用戶懷疑供電局計量表過快，對企業不信任。

三、調查原因

3.1供電所負責人向局計量檢定中心申請對高壓計量裝置和低壓考核裝置進行現場檢定，結果發現計量表計都合格，并把表拆回計量檢定室進行諧波模擬試驗，試驗結果：諧波對表計計量影響不大。

3.2沒有無功補償設備，功率因數過低，造成線損增大，設備出力下降。

3.2不了解設備：組織人員對銅冶煉廠設備進行檢查，發現該廠引進一套200KW微機控制的高頻感應加熱裝置。并對客戶電量考核兩天，發現高壓計量比低壓計量多出19%的電量。向設備操作人員咨詢，工人說在生產時，設備附近手機沒信號，收音機收不到臺。變壓器發熱并曾經燒毀一臺變壓器。

3.3缺少消諧裝置：計量外勤人員用示波儀進行現場測試，發現2N+1次諧波。用戶設備發出諧波，污染電網，造成變壓器損耗加大。

四、制定對策

4.1諧波抑制：通過理論聯系實際并經過多次反復試驗，做出一臺專用濾波器：用硅鋼片疊加成諧波抑制棒，串聯到三相負荷上，用電容器并聯到三相負荷上，利用鐵芯通低頻阻高頻，電容通高頻阻低頻的原理，來消除大部分諧波。

4.2無功補償：在高頻設備控制柜刀閘下側直接接入，隨器補償。

對策實施原理圖如下：

五、濾波器和無功補償投入前后對比

此外，濾波器和無功補償投入后，其他各項指標均有明顯改善:

六、結束語

隨著非線性電力設備的廣泛應用，電力系統中諧波問題越來越嚴重，一方面造成了電力設備的損壞，加速絕緣老化，另一方面也影響了計算機、電視系統等電子設備正常工作，直接擾亂了人們的正常生活。 諧波問題涉及供電部門、電力用戶和設備制造商，諧波問題已引起人們的高度重視。應合理規劃電網，電力電子設備(特別一次設備)應符合電磁發射水平，電子設備、電子儀器應滿足電磁兼容性要求。

參考文獻： 朗文川--《高電壓技術》

孫書敏《工程電氣設計學術文集》