维普资讯 http://www.cqvip.com 第 卷第２期 ２００２年６＿ｒｌ ＶＯｌ ２ＮＯ ２ Ｊｕｎ．２００２ 电力系统中谐波的危害、检测与抑制 温 州 林向华 （温州职业技术学院，浙江温州 ３ ２ ５ ０３ ５） Ｏ ｅ ［摘 要］近年来，在用电设备急剧增加的同时，也给电网注入了大量的谐波，造成电网污染。本文 职 在研究了电力系统中谐波危害性基础上，探讨了谐波的检测方法，为做好谐波的抑制工作提供了途径， 叫 Ｏ 具有一定的应用价值。 ［关键词］谐波；谐波的危害和检测；电力滤波嚣 技 术眦 ［中图分类号］ＴＭ７ｌ ２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］ｌ６７ｌ一４３２６（２００２）ｏ２一Ｏ０２８－０３ Ｔｈｅ Ｈａｒｍ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ 学砌 院 学 ｉｎ ａ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ＬＩＮ Ｘｉａｎｇ—ｈｕａ 报 ｅ （Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ．Ｗｅｎｚｈｏｕ．３２５０３５．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ ｉｎ ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ ｄａｉｌｙ ｌｉｆｅ ｈａｓ ｍａｄｅ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ｅｎｔｅｒ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｃａｕｓｅｄ ｉｔｓ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｈａｒｍ ｉｎ ａ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ，ｗｈｉｃｈ ｌａｙｓ ａ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈａｒｍｏｎｉｃ；Ｔｈｅ ｈａｒｍ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｓ；Ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ 电力系统中的谐波足指频率整数倍的ＩＥ弦波，… 具有非线性伏安特性的设备引起，并根据其特性分为 电流型和电压型谐波。电网谐波的产牛 要来自丁： 个方面： ・足电力变压器产生谐波。由丁变压器铁心 起烧毁；谐波电ＪＫ会导致电力线路损耗Ｉ：升，ｒＬ它所 引起的电力系统线路过电压仃＿ｕ『能击穿线路ｉ殳备的绝 缘。岛次谐波对｝乜气设备、元件产，卜不良影响以外， 还使继电器保护ｒＪ动装 误动作，埘附近通信设备、 线路等产ｑｊ信 Ｉ：扰 谐波对电气设备 元件 作的 影响见表１。 的饱和、磁化曲线的非线性加ｋ设计变压器时考虑经 济性，其ｒ作磁密选择任磁化曲线的近饱和段ｔ，这 样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含仃奇次谐波。 二是用电设备产牛的谐波。任ｌ：业生活中广泛使用的 品闸管整流设备、变频装 、气体放电类电光源、家 用电器等都能成为谐波源，随着电力电子装 的广泛 使用，使得电力电子装置（晶闸管整流设备、变频装 等）成为最人的谐波源。 一二、谐波的检测 检测谐波是做好抑制 消除谐波丁作的恭础， ＦＩ 谐波会任电ｌ叫中窜动，危及正常用电设备的安全运 ｆ 。所以，必须埘谐波仔任和被污染程度进行柃测。 同前各种ｕｆ供啃波测 分析使用的分析仪和频谱 仪，从仪器性能和测试ＩＩ的的不同人致＿丌１分为ｉ个类 、谐波的危害 ： 是用于谐波［＿｛常监测丁作的监测仪或报警仪， 谐波对电气．Ｌ殳备的危害是多方面的。谐波电流经 变压器、交流电动机等，ＩｌＩ使铁心损耗增加， 从而 该类型仪器测试功能简单，精度也不高。二足々门测 试谐波用的高性能特波分析仪和频谱仪，￣ＨＨＭ３４００型 数字式离精度谐波分析仪或ＡＮ２６００￣力谐波钳形分析 仪。ＨＭ３４００ Ｊ 分析仪能对琏波为５０ＨＺ或６０ＨＺ的谐波进 测量，被测 波的次数最高ＩＪｆ达４９次，测量精度： 使设备过热，缩短使用寿命；谐波电流还加大Ｉ 机、 变压器：电缆等电气元件绝缘介质的电离程度 使绝 缘加速老化：谐波电压很容易使电容器过电荷，Ｉｎ』引 【收稿日期】２０ ０２—０４－０ ５ Ｈ乍者简介１林 华【ｌ ９ ７ ０一），，３、浙ｉｌ．乐清人、溢州职、 技术学院电， 电 【：徉系助理讲邮 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２卷第２期 林向华：ｆｕ Ｊ系统中浩波的危害、检测 抑制 ２９ 表１电网中设备元件对谐波的不同反映 对于基波≤１．ｉ＇，２５次以 谐波≤２．ｉ＇，２５～４９次谐波≤ ｊ ：它能对谐波电流进行方向性测定。ＡＮ２６００ 分析 仪是一种以单片机为核心的智能化仪器，能测量最高 次数为２５次，可通过串行接¨连接．￣ＵＰｃ机卜，实现人 机埘话 符连接打印机，则ｕｆ把数宁和波形打ＥＩＪ出 来 三足用ｊ：谐波和其他电能质量综合测量的分析系 统，如美国 的ＰＰ１电能分析仪。 一般电网任较小运 时浩波电Ｊ玉含量较人，谐波 对电网的影响相对也较为严重，所以任进行谐波测量 时应尽量选择电网正常供电可能｝ｌｔ现的最小运行方式 下．并且选取谐波源工作周期巾产牛较人谐波的时段 内进行。住实际测试中，可根据谐波源的特点和测量 分析Ｉ４的具体确定所需测晕谐波次数的范围，通常试 验测量的谐波次数ｌ 要为２～１９Ｎ。 具体测量方法应建 住其变化特点的 础Ｉ：，测 黾数据应该用统计分析方法进行处理。 １、谐波的监测 为了维护电力系统的正常安伞运行，Ｊ 对惜波电 压比较严重的电网公用连接点、接有对谐波影响比较 敏感的晕要．Ｌ殳备点安装喈波电压（或电流）监测仪或 报警仪。在｝乜网中ｆ要谐波监测点应安装Ｉ 定的谐波 监测仪，进行连续监测或选择某些时段监测，许定期 统计临测点谐波超标情ｊ兄。 ２、电网谐波普测 电力管理计划部门应全面掌握电网的谐波水平和 惜波特性，做剑每隔２～３ｑ－对电网谐波状况进行一次 普测。谐波ｔ要测试点呵选择在蕈要发电厂、枢纽变 电所及按有较大非线性谐波源负荷上，测试时问应任 ２４ｈ或更长时ｌｈ】内连续测量，相邻两次测肇时问问隔 Ｈｆ取１０～３０ｍｉｎ。 ３、谐波的专门测量 当容最较大的非线性用电设备、并补电容器组和 大犁发变电设备投运时，应进行谐波的专门测量，以 确定其接入电网前后的谐波状况、谐波源的实际谐波 发牛量及对电网产生的影响情况。此外，当电网运行 设备或用Ｊ。ｔ门身设备受剑谐波不良影响、电网发生谐 波异常放人时，都需进行谐波的专门测量。 三、谐波的抑制 谐波的抑制所采用的措施分减弱谐波强度和设置 滤波器补偿两种。 １、减弱谐波的强度 减弱谐波的强度，足通过改变谐波源工作方式和 作特性，使其少产ｑ 甚至不产叶：谐波。 ｊ相整流变 压器采用Ｙ，ｄ或Ｄ，Ｙ的接线，可消除３的整数倍高次 谐波，还 以增加整流变压器二次侧的相数，采刚多 相整流的整流装置，大大削弱次数低的谐波。 ２、设置滤波器补偿 无源ＬＣ滤波器足传统的谐波装置，但山十 ｛能补 偿固定频率的谐波，且易和系统中其他频率谐波发 谐振，从曰前国外的使用情况看，利用有源电力滤波 器进行补偿足今后的一个发展趋势。然而，Ｆ１前有源 电力滤波器的价格要远远高于无源滤波器，为降低补 偿装置的投资，多采用何源电力滤波器和无源电力滤 波器混合使用，这就是混合型有源｝乜力滤波器。 常见的ｌ仃源电力滤波器可分为电流 和电压 两 人类，冈１为最基本的混合型何源电力滤波器（电压 犁）原 图，图巾ｅ 为交流也源，负载是谐波源，滤 波器由尢源Ｉ Ｃ滤波器（ＨＰＦ）和钉源电力滤波器 （ＡＰＦ）组成。谐波’要由无源ＬＣ滤波器补偿，ＡＰＦ起 改善Ｌｃ滤波器滤波特性作用，提高总体补偿效果， 它能有效克，ｑ［１．ＬＣ滤波器易与电网５Ｈ抗发生谐振的缺 点。 ＡＰＦＩ［！，路山指令电流运算电路和补偿电流发生电 路（包括电流跟踪控制Ｉ乜路、驱动电路及 电路）组 维普资讯 http://www.cqvip.com ３０ 温州职－Ｉｋ技术学院学报 ２００２年６月 ～ Ａ 波器为例阐述其组成。 Ｕｄ 图１混合型有源电力滤波器原理图 图２电压型ＡＰＦ主电路原理图 成。指令电流运算电路用来检测补偿对象的谐波成 分，主电路采用脉宽调制ＰｗＭ控制的变流器。指令电 流运算电路检测出补偿对象的电压和电流后，发出补 偿信号ｉ 电流跟踪控制电路接到此补偿指令信号后 并进行处理、放火，控制驱动电路工作，输出受控的 功率触发信号驱动主电路产生补偿电流ｉ ，与负载电 流ｉ 中的谐波分量ｉ 大小相等、方向相反，因而相互 抵消，使电源电流ｉ 中只含基波不含谐波，从而达到 抑制谐波的目的。这种对谐波补偿是一种动态补偿， 响应很快，即使补偿对象电流较大，该装置也不会发 生过载。另外补偿性质不受电网频率变化的影响，且 不易与电网阻抗发生谐振，因此是一种较好的抑制谐 波的电路。 图３实用混合型有源滤波器原理图 由图３可见，有源滤波器的主电路是一个小功率 电压型ＰＷＭ变流器，功率器件为ＧＴ０，控制电路由指令 图２为电压犁ＡＰＦ的主电路原理图，在电桥的直流 侧由电容器ｃ经ＰｗＭ电路控制ＧＴ０的通断保持稳定的直 流电压Ｕ ，在交流侧由Ｕ 使其输出的电流通过交流电 电流运算电路和ＰＷＭ控制部分组成，该补偿系统能使 电力系统的功率因数提高Ｎｏ．９５以上，同时使供电网 的谐波得到了有效的抑制。通过仪器检测，５次、７次 抗器来补偿电网波形的畸变。 图３以浙江某玻璃厂所装置的实用混合型有源滤 等谐波电流几乎为零。 ［参考文献］ １１王兆安，杨君，刘进军等谐波抑制和无功功率补偿…北京：机械工业出版社，１９９８ ２１许晓峰．电机与拖动『Ｍ１．北京：高等教育出版社，２０００ ［责任编辑：陈大路】
