淺談諧波對電力系統的危害及防范措施

一、諧波的基本概念

在理想的電力系統中，電壓和電流波形都是工頻正弦波形，但在現實應用中，由于非線性負荷的存在，電網電壓或電流的波形往往偏離了正弦發生畸變，畸變波形可以用一系列不同頻率的正弦函數之和來近似表示。而諧波就是這些非基波頻率的各次波。諧波主要是冶金如電弧爐、電焊機等、化工、電氣化鐵路及其他行業的換流設備、非用電設備產生的，這些設備統稱為諧波源。

二、諧波對電力系統的危害

隨著諧波源的增加，大量的諧波源電流流入電網，在電網阻抗下產生諧波壓降，是電壓波形發生畸變，使電源質量下降。給發供電設備、用戶用電設備、用電計量、繼電保護帶來危害。諧波在電力系統及設備內部造成的危害，具體可表現為以下幾點：

1.諧波對旋轉電機的影響

當諧波電流流過發電機時，在發電機端產生諧波壓降，使端電壓波形畸變，諧波電壓或諧波電流在電子繞阻、轉子回路及鐵芯中產生附加損耗，這是頻率升高而使集膚、磁滯及渦流損耗增加，使絕緣呢材料承受的電氣應力增大，而諧波電流會使變壓器的銅耗增加，并會使鐵芯產生附加震動，產生附加噪音，使附加損耗增加。當外電路呈容性時，諧波電路有可能誘發諧振，對變壓器危害更大。對于供給不對稱負荷的變壓器磁路的飽和度提高，從而使交流勵磁電流諧波分量大大增加。

2.諧波對電容器的影響

在諧波電壓作用下，使電容器產生額外的功率損耗，實際電網的諧波電壓在許多情況下使正弦波變為更尖的形狀，因此，往往使tg加大，加速絕緣老化，縮短了電容器的壽命。如果電容器與電網其他部門之間產生串聯或并聯諧振，可能發生危險的過電壓、過電流，這往往引起電容器熔絲熔斷或電容器損壞。當發生這些故障后，許多運行或檢修人員并意識不到這些。

3.諧波對繼電保護和自動裝置的影響

繼電保護和自動裝置對于保證電網的安全經濟運行具有重要意義，注入電力網的諧波，會引起電力網各類保護和自動裝置誤動或拒動，如發電機的負序電流保護、主變壓器的過流保護、母線查動保護、線路各類型距離保護和高頻保護等等！

三、諧波的管理及防范措施

1.加強新裝或增容器的諧波源管理：把好投運關，對具有諧波源的客戶在申請用電時，根據諧波源和系統公用電網參數，進行諧波預測計算，對于超出允許值的客戶，需采取限制諧波的措施，與用電設備同時投運，也就是說，對客戶工程同時設計、同時施工、同時接入電網。新設備投運后，進行諧波實測復核，合格者才允許接網運行。

2.在日常工作中，電力部門應重視諧波管理，建立健全規章制度，加強諧波監督管理，對有諧波源的客戶要定期測量、檢查，加強管理力度。

3.為提高電網電能質量和供電效率，查明電力諧波來源，為對諧波開展有效治理提供依據，有條件可將基波電能與諧波電能分別計算，并區別出諧波潮流，根據情況可對向電力網注入諧波的客戶進行處罰計費，使其盡快采取措施，以減少由其注入給電網的諧波量，從而保證電網的可靠運行和不損害線性負荷客戶的利益。