发表论文：浅谈农村电力谐波的监测与治理__墨水学术,论文发表,发

所属栏目：电力论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:192

副标题#e#摘要：电力系统中谐波主要是由冶金、化工、电气化铁路及其他行业的换流设备产生的。它们向公用电网注入谐波电流，在公用电网中产生谐波分量，不仅干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动；并且会产生谐波附加损耗,降低输电效率,甚至损坏设备,还因其非线性特性,影响电度计量的准确性。谐波的监测和治理在农电系统较为薄弱，必须引起高度重视。
关键词：电力用户谐波源；谐波监测与治理

0  引言
谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。本文结合农电系统管理工作实际，分析谐波基本特性，对配网中谐波的来源和危害进行了详细说明，有针对性地阐述了电力用户谐波源的监测和治理实施方法。提出了对计划建设的大谐波源, 必须严格设计审查, 从源头上完善治理措施的建议，对农村招商引资等重大项目的供电方案的审核，具有参考借鉴意义。
1  谐波的产生及危害
电力谐波对电力网（用户）危害是十分严重的，它是一种电力污染，一种人们看不见、嗅不到、摸不着的污染。当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，我们将其称之为电网被污染。电网的污染程度用电压波形畸变率来表示，简称THDu。按照国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》的规定：10KV电网的THDu应小于4%，400V电网的THDu应小于5%。
1.1 谐波的定义
当电网中的电压或电流波形为非理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50Hz的电压或电流成分，我们将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为谐波。 
当谐波频率为工频频率的整数倍时，我们将其称之为整数次谐波，这类谐波通常用次数来表示。例如：将频率为工频频率5倍（250Hz）的谐波称之为5次谐波，将频率为工频频率7倍（350Hz）的谐波称之为7次谐波，依此类推。
当谐波频率不是工频频率的整数倍时，我们将其称之为分数谐波。这类谐波通常直接使用谐波频率来表示。例如：频率为1627Hz的谐波。
1.2 谐波产生的原因
比较常见的有两类：第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数谐波。
1.3 谐波造成的危害
①. 由于谐波的频率较高，使导线的集肤效应加重，因此铜损急剧增加。同时变压器铁心由于不能适应急剧变化的磁通而导致铁损急剧增加。
②. 谐波会影响表计的计量精度。从原理上进行分析：谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差。对于机械式电能表还会由于高频率谐波所产生的高频涡流阻力而变慢。因为在高次谐波严重的情况下（例如中频炉）会严重影响电能表的计量精度，导致莫名其妙的丢电现象。
③. 精密电子设备（包括电子式电能表）会被严重干扰，导致不能正常工作，甚至烧毁。
④. 继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障。
⑤. 电机类负荷由于谐波的逆序作用而导致输出扭矩下降。
⑥. 所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。含有电容器的设备受影响最为严重，甚至可能导致设备损坏以及电容器爆炸等事故.
当电网的谐波污染程度小于国家标准的规定时，通常不会对系统造成影响。随着污染程度的增加，谐波的影响就逐渐显现出来。在谐波严重超标的情况下，如果不进行谐波治理，往往会产生很严重的后果。　  
2  谐波的监测
2.1谐波监测点一般选择在主要发电厂、枢纽变电站及接有大量谐波源负荷或电容器组的220kV及以下电压等级的母线上。谐波监测点应随着电网#p#副标题#e#的发展作及时调整。　　
2.2 对于谐波监测点的谐波电压和主要谐波源用户的谐波电流应根据具体情况进行连续或定时监测。　　
2.3 为了全面掌握电网的谐波水平和负荷的谐波特性，定期对电网进行谐波普查测试。　　
2.4 当大容量的谐波源设备、电容器（或滤波器）组等接入电网前后，均应进行专门的谐波测试，以确定电网背景谐波状况、谐波源的谐波发生量、电容器（或滤波器）组对谐波的影响等，以决定其能否正式接网运行。　　
案例：2009年5月21日至2009年6月22日某供电所反映一条10kv线路电压不稳，线损骤然升高，公司认真分析后，决定对桃园变电站及某铸造厂进行谐波测试。
测试人员按照测试规范，测试点设置2个。一个在桃园变所10kV母线108开关线路处，用来测试10kV供电背景谐波；另一个在对桃园某铸造厂供电计量点处，并分别在带负荷和不带负荷两种情况下进行测试。
桃园某铸造厂供电计量点测试结果：
(一)    电压
1、未带负荷时，在桃园变电站10kV母线侧，铸造厂未带负荷时测量，供电电压谐波合格，频率合格，短时闪变合格，三相不平衡度合格，具体测试数据略。
2、带负荷后，A相电压骤升（28秒），B、C相电压合格。引起电压偏差不合格、短时闪变不合格、电压总畸变率不合格、三相不平衡不合格、电压谐波3、5、7、11、13次不合格超出国标限值。
 (二) 电流
未带负荷时，供电电流谐波合格，具体测试数据略。
带负荷时，电流谐波5、7、11、12、13、14、16～25次不合格超出国标限值, 具体测试数据略。
桃园变电站测试结果:
（一）电压
在桃园变电站10kV108出线侧测量，电压谐波5次超标，长时间闪变值超出国标限值，具体测试数据略。
（二）电流
电流谐波5、7、11、13、17、19、23、25次超出国标限值。
通过对桃园变电站10kV出线108线路及桃园某铸造厂现场测试分析，确定谐波源是由用户电弧炉运行造成的，已造成供电端桃园变电站10kV 108线路的电压、电流谐波超出国标限值，影响其它供电客户和系统电网安全运行，建议该铸造厂对谐波源进行综合治理。 
3  谐波源的管理及治理措施　
3.1对现有的谐波源，监测站应定期进行谐波监测，并逐步建立健全其技术档案，且每两年核查一次。　　
3.2 凡超过国家规定允许值的用户应实行专线供电，并装设谐波保护及监测装置，对已接在公用线路供电和已专线供电而未装谐波保护及监测装置的，应按要求期限一年内由用户自行料理改造完善。　　
3.3 新装的谐波保护装置应具有电流和电压两种启动元件，保护定值按规定的标准整定。保护装置应装在供电公司变电站出口处。　　
3.4 当用户谐波超过定值使保护动作造成线路开关跳闸时，供电公司谐波专责人应书面通知用户限期进行治理。如用户逾期不予治理，保护装置再次动作跳闸，供电公司应待用户采取有效治理措施后，方予恢复供电。　　
3.5 新建或增容的谐波源用户的管理。（1）在报装接电的设计审核中必须有谐波审查项目，对谐波值超标的应有治理措施。（2）在工程交接验收试验中，必须有监测站的谐波测试报告。对监测结果超标的，不允许接网运行。　　
4  谐波治理后带来的好处
4.1安装谐波治理装置后，有效的降低了谐波电流，增加了变压器的有效容量，可增加相应的带载能力，减少扩容所需的投资。
4.2 安装谐波治理装置后，可有效的降低变压器的损耗，提高变压器的安全运行系数，保证对谐波敏感的保护装置和器件不发生误动作。起到节能降耗的目的。
4.3 节电率达10%～30% ，谐波滤除率为70%～80%  减小集肤效应，热损、铜损、铁损、磁损、噪音大为下降，符合国家对能源节约和降耗的指示和可持续发展的要求。
4.4&#p#副标题#e#nbsp;有效抑制谐波电流，10KV侧满足国标GB/T14549-93优化供电质量，避免因谐波造成的交流电波形畸变而造成电网计量具不准而被当地供电部门罚款。
5  结束语
   谐波治理是综合治理过程，是改善供电品质的重要手段。GB/T 14549-1993《电能质量—公用电网谐波》对电网各级电压谐波水平进行了量化限制，对用户注入公用电网的谐波电流也进行了相应的规定，在主网、城网中，谐波治理有明确的规定和要求，而日益发展的农村电网对有关谐波的治理并未引起足够的重视，认识还有待提高。目前农网中的高压配电的许多用户，对谐波的危害也没有引起足够的重视，往往认为谐波治理是电力部门的事情，是一种单边行为，就此而言，作为电力归口管理部门有必要加强谐波治理方面的宣传，强调谐波治理的重要性和投资回报。在对谐波准确测量的基础上，提出适合用户的治理方案。这样，不仅能够改善整个网络的电力品质，同时也能延长用户设备使用寿命，提高产品质量，降低电磁污染环境，减少能耗，提高电能利用率。

参考文献：
1. 赵旺初  对有关公用电网谐波允许值的几点体会1994(3) 
2. 电能质量 公用电网谐波（GB/T14549-93）1993-07-31国家技术监督局发布
3 城市电网谐波手册 中国电力出版社 2001年