论35kv变电所谐波分析与治理

论35kv变电所谐波分析与治理
【摘要】随着机电新技术的不断应用，给企业带来了新的契机，企业提高了机电技术的应用，但同时大大增加了供电系统的非线性负荷，从而引起供电电压波形畸变，给电网注入了大量的谐波，严重污染了电力系统，因此必须要治理谐波对电网的影响，采用合理的补偿方法，提高供电的质量，取得应有的经济效益。

【关键词】谐波；分析；治理
近年来，随着电力电子技术的发展，各种整流器的电子装置的应用更加广泛，这些非线性的带来的谐波问题日益严重，降低了电网的效率，严重影响了各种设备的正常运行，甚至出现电网设备过电压损坏等严重问题。

本文就35kv变电所产生的谐波进行分析和治理，以便更好地提供供电的质量。

1 谐波的基本内涵
在供电的系统当中，正常情况下应该是交流电压和直流电压呈现正弦波形，正弦电压施加在线性无源元件上，保证电流和电压仍然是同频率的正弦波，但是如果正弦电压施加在非线性的电路上，那么这时的电流也就会变成非正弦波。

对于非正弦周期的电压电流，频率与工频相同的分量称为基波，频率为整数倍基波频率的分量称为谐波。

由于谐波的频率是基波频率的整数倍，那么也谐波也称之为高次谐波。

谐波的危害十分严重，谐波使电能的产生、传输和利用的效率降低，使电气设备出现过热或者是振动的现象，使得绝缘老化，严重影响使用寿命，甚至出现及其故障，烧毁电容器。

谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。

对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

对于变电所而言，谐波电流可导致铜损和杂散损增加，谐波的电压则会增加铁损。

同时谐波还能使变压器的整体温度上升的比较高，进而导致变压器的基波负载容量下降，增加额外的用电量，也会导致变压器出现极强的噪声。

谐波不经过及时有效的治理是没有办法消除的，因此大量的谐波电压电流在电网中游荡导致设备过热，加大了电力的运行成本，增加了电费的支出。

谐波的电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，使绝缘材料承受的电应力增减，降低供电的可靠性，在用电的过程中造成断电的严重后果，甚至出现供电事故的发生。

2 谐波产生的原因
随着计算机技术、自动化技术、变流及时以及电力电子技术的飞速发展，不间断电源、变流装置等在配电系统中的使用，大大增加了供电系统中的非线性负荷，从而引起供电电压波形畸变，给电网注入了大量的谐波，严重污染了电力系统。

从根本上说谐波产生的原因是电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，所加电压与产生的电流不成线性关系而造成的波形畸变。

当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的谐波，使电力系统的正弦波形畸变，降低电能质
量。

变电站产生谐波原值主要分为三大类：1、铁磁饱和型，在变电所应有各种铁芯设备，入变电器、电抗器等，其铁磁饱和特性呈现非线性。

2、电子开关型，主要是为各种交直流换流装置、双向晶闸管可控开关设备以及变频等电力电子设备。

3、电弧型设备、这些设备在变电所供电的过程中即使想提供理想的正弦波电压，它取用的电流也是非正弦的，也就是说存在谐波电流。

其谐波含量取决于它自身的特性以及施加给它的电压，与电力系统参数关系不大。

作为电力系统中不可缺少的变电站，同样也有一些这些的谐波源，除了一些谐波源以外，在系统中投切电容器的时候也会繁盛谐振的可能性。

3 谐波的测量常采用的方法
最早的谐波测量是采用模拟的滤波器来实现，这种检测的方法的优点是电路的结构比较简单，成本比较低，输出的阻抗低，但是这种检测方法也存在一定的不足：例如滤波器的中心频率对元件的参数比较敏感，容易受外界环境的影响，难以获得理想的幅频和相频特征，如果电网出现波动，那么将影响检测的精度，检测结果中含有较多的基波分量，要求有源补偿器的容量大，运行中的消耗也比较大。

基于傅里叶转别的谐波测量也是当今应用最为广泛的一种方法，它主要是由离散傅里叶过渡到快速傅里叶变换的基本原理构成，采用这种方法测量谐波，能够实现精度比较高，功能比较多，而且使用比较方便。

但是这种测量方法也存在一定的不足，必须要保持一定时间的电流值，并且需要2次变换，这样计算的工作量比较大，测量工作的时间比较长，检测结果的时效性比较差。

在采样的过程中，当信号频率和采样频率不一致时，计算出的信号参数不准确，尤其是相位的误差比较大，无法满足测量的精度要求，因此必须对测量的算法改进。

4 谐波分析的指标
35kv变电所谐波分析指标是采用谐波畸变值来帮助评定系统的服务质量的定量值。

这些指标可以应用于不同大小的系统。

指标值是用来衡量而不是用来精确描述一个系统所提供的服务指标，通常是作为配电系统的指标参考值。

谐波的畸变程度常采用总谐波畸变率来表示，这个是作为衡量电能质量的一个重要指标。

各次谐波含有率的平方和的平方根值称为总谐波畸变率THD。

对于实际应用来说，THD是一个非常有用的指标，但是同时也应该清楚的认识到它的局限性。

当畸变电压加在电阻性负荷上时，可以采用其表示出附加的发热。

同样，由它可给出导体电流引起的附加消耗，但它能很好的表示电容上的电压应力。

因为电压应力与电压峰值有关，而与发热无关。

畸变波形分解为基波和各次谐波，因为他们都是正弦函数，所以它们各自的峰值和方均根值之间都存在着一定的比例关系，为了表示波形畸变对绝缘等问题的影响，特引入波峰系数。

工程上常要求给出电压或电流畸变波形所含某次谐波的含有率，以便进行监测和采用抑制措施。

5 谐波的治理
常用的治理谐波的方法是有源滤波和无源滤波。

有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。

它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。

但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。

无缘滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成串联回路，然后在并联在系统当中。

这种方法的成本比较低，但是滤波的效果不是很好。

但是由于其成本比较低，市场的需求比较大，一般在10kv以上的变电所都是采用这种方式进行谐波治理的。

通过调查研究发现，高压静止型动态无功补偿装置是一种普遍应用的设备，它可以改善供电网运行的条件，治理电力公害，提高配电系统的可靠性，减少谐波的危害。

6 结束语
由于社会的开始发展，人类对电能的依赖性逐渐增强，因此保证供电电网净化变得越来越重要，减少对公共电网的危害是每个人的责任。

通过对谐波的综合治理，有效的提高供电的质量，减少电压损失、降低电网损失。

科学合理的选择合适的设备可以有效提高电网系统的利用率，最终实现明显的经济效益。

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