机电工程论文发表浅谈电力谐波的产生与治理(2)

　　2、谐波的隔离。非线性用电设备产生的谐波，它不仅直接影响到本级电网，而且经过变压器后，还会影响到上几级电网。如何把这些非线性用电设备产生的谐波不影响或少影响其他几级电网，这也是谐波治理的一个基本方法。这一方法在电网中广泛采用，发电机发出的电能经过Y/D、Yn/D、Yn/Y等接线组别的变压器，把发电机产生的三次、六次、九次等零序分量的谐波与上级电网隔离开来，因此在110kV以上高压电网上，三、六、九次谐波分量很小，几乎是零。而10kV由于在2005年前大多数配变为Y/Yn接线，35kV也有少量Y/Yn接线的直配变，因此在10kV和35kV中三、九次谐波分量会比高压电网大。为了减少10kV和35kV中三、九次谐波分量我国从2005年后10kV采用D/Yn配变，35kV有少量直配变，改用D/Yn接线组别。

　　3、安装滤波器。目前对变电所侧和用户侧谐波治理的方法，多采用安装滤波器来减少谐波分量。滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两大类。

　　有源滤波器的基本工作原理是把用户电源侧的电流波型与正弦波相比较，差额部分由有源滤波器进行补偿，这是谐波治理的发展方向。

　　无源滤波器是通过L、C串联或并联，使其在某次谐波产生谐振，当发生串联谐振时，使滤波器两端该次谐波的电压很小，几乎接近零，这类滤波器往往接在变压器的二次侧出口处，从而使变压器的一次侧该次谐波的分量也很小，达到对该次谐波治理的目的。

　　一般在电容器无串联电感时，电网额定电压为10kV，变压所母线电压在10.5kV以上，电容器额定电压多选用11kV/ 。因此，用整治五次谐波的滤波器电容额定电压就常选取11.5kV/ 或12kV/ ，用来整治七次谐波的滤波器电容额定电压就常选取11kV/ 。

　　但是由于计算精度和电容器、电感器的制造精度等的原因，若按计算结果数据来配备，在标准化审查时就通不过，为了保证串联滤波器能在五、七次谐波频率时谐振，我们要求电感有一定的调节范围，从而确保滤波器能正常工作。具体调试方法如下图，调节电感,在谐波分析仪中该次谐波值最小时，则认为滤波器已调试成功。

　　三、谐波治理方法的总结和发展

　　在电力系统中，供电电压波型是中心对称的，因此基本上不含有偶次谐波，主要存在在奇次谐波，而三、九次谐波可以通过Y0/Δ、Y/Δ接线组别进行隔离。而11、13次以上谐波由于其频率比较高，而且输电线路有一定电感量，对地又有一定电容量，相间及线间也有一定电容量。因此，高次谐波在线路传输过程中衰减比较快，同时高次谐波在电网中所占的比重也不大，故在电力行业中不作为主要整治对象。

　　对于电力行业的谐波治理方法有以下五种基本方法：

　　1、采用Yn/D、Yn/Y、Y/D、D/Yn接线组别的变压器，隔离三、九次谐波。

　　2、采用L、C串联无源滤波器，对五、七次谐波进行治理。

　　3、采用L、C并联无源滤波器，对三、六、九次谐波电流进行阻塞。

　　4、加强电网建设，扩大电网容量，增加旋转备用容量。

　　5、用电动机带动发电机对特殊谐波用电设备供电，使谐波源与电网完全隔离。

　　对于非线性用电设备的谐波治理方法有以下五种方法：

　　1、对电弧加热用电设备，采用多相(六相、十二相等)电弧炉变压器，从而使低次谐波分量下降，高次谐波分量上升。目前最常用的是Y/Yn、D/Yn两变压器分别接两台相同容量的电弧炉，并使两炉同步作业，通过LC串联无源滤波装置进行局部治理，达到用电设备产生的谐波不超标。

　　电弧加热用电设备为了控制弧电流，会在电炉变压器中加入一个励磁绕组，通入励磁电流变成可控电压的磁饱和变压器，造成电弧侧的电压波型不对称，出现偶次谐波。当通入励磁电流用单相整流，用可控硅控制时，偶次谐波的分量会加剧。为了减少偶次谐波的分量又能控制弧电流，可以在高压侧采用18级有载调压开关，调节电孤侧电压，从而达到不产生偶次谐波，又达到控制弧电流的目的。

　　2、对于交流整流直流用电设备采用多相整流。多相整流产生的谐波多为整流相数±1次，对12相整流设备，谐波分量最大是11次和13次，而对24相整流设备，则是23次和25次。谐波频率越高，L、C串联滤波器的投资越小，谐波在输电线路中传输衰减越快。

　　3、开关电源设备谐波治理。工业用的典型设备是中频炉，目前广泛采用Y/Yn、D/Yn两台变压器初级并联，带两台相同容量中频炉同步运行，以提高整流时产生谐波的次数，在中频变换中进行L、C串联吸收,以减少中频谐波反射到电源侧。

　　4、变频器的谐波治理。在发达国家中是变频器和变频器谐波治理设备配套供应的，由于变频器的设备价格和配套的变频器谐波治理设备的价格相差不多，我国的好多用户，往往只安装变频器，不安装配套的谐波治理设备。随着变频技术的推广，会使电网中的谐波影响加激，因此希望用电管理部门做好用户工作，做到变频器与配套的谐波装置二者同时设计，一起投运。

　　5、用户侧多投一些同步电动机，它一方面可以进行无功补偿，减少电压波动及电压闪变，另一方面它又能吸收一部分谐波电流，对谐波治理也有很大好处。例如，遂昌钢厂，在同步电动机全开时，110kV古市变和金溪变35kV母线的电压，谐波分量基本能在允许范围内，如果同步机停运，则这两点的电压谐波分量会超标，因此用户投入同步机对电网是有利的。

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