摘要:本文作者主要就電力系統諧波的危害做了闡述,同時對我國目前電力系統中進行諧波抑制常用的方法進行了分析。

關鍵詞:諧波危害;諧波抑制;治理措施

前言

在電力系統中采用電力電子裝置可靈活方便地變換電路形態,為用戶提供高效使用電能的手段。但是,電力電子裝置的廣泛應用也使電網的諧波污染問題日趨嚴重,影響了供電質量。目前諧波與電磁干擾、功率因數降低已并列為電力系統的三大公害。因而了解諧波產生的機理,研究消除供配電系統中的高次諧波問題對改善供電質量和確保電力系統安全經濟運行有著非常積極的意義。

1.諧波及其起源

在電力系統中諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經負載時,與所加的電壓不呈線性關系,就形成非正弦電流,即電路中有諧波產生。諧波頻率是基波頻率的整倍數,根據法國數學家傅立葉(M.Fourier)分析原理證明,任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波,每個諧波都具有不同的頻率,幅度與相角。諧波可以區分為偶次與奇次性,第3、5、7次編號的為奇次諧波,而2、4、6、8等為偶次諧波,如基波為50Hz時,2次諧波為l00Hz,3次諧波則是150Hz。一般地講,奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統中,由于對稱關系,偶次諧波已經被消除了,只有奇次諧波存在。對于三相整流負載,出現的諧波電流是6n±1次諧波,例如5、7、11、13、17、19等,變頻器主要產生5、7次諧波。

一、企業諧波產生的原因

（一）電源自身諧波。諧波在電網誕生的同時就是存在的，因為由于制造工藝的問題，電樞表面的磁感應強度分布稍稍偏離正弦波，從而使產生的電流稍微偏離正弦，這部分諧波分量只有在多路供電時才對電網產生影響。電力變壓器由于其磁化曲線的非線性也產生少量諧波。

（二）非線性負載產生。諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經非線性負載時，與所加的電壓不呈線性關系，就形成非正弦電流，從而產生諧波。變頻器、軟啟動器、穩壓電源、電子熒光燈等用電負載等都是非線性負載，是企業主要的諧波源。

1．隨著科技的進步與發展，晶閘管整流在不間斷電源、穩壓裝置、自動控制等許多方面得到了越來越廣泛的應用，給電網造成了大量的諧波。就電力系統中的供電電壓來說，可以認為其波形基本上是正弦波，由于晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網吸收的是缺角的正弦波，從而給電網留下的也是周期性的非正弦波，根據任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量，在電網電流中含有大量的諧波。整流裝置產生的諧波是電網最大的諧波源。整流裝置從電源吸收高次諧波電流，電流在電源回路引起阻抗壓降，因此導致整個電網都含有高次諧波成分。

2．變頻器也是企業諧波污染的另一重要因素。變頻調速在企業應用較為廣泛，常用于風機、水泵、皮帶秤計量控制等設備中。變頻器是把工頻電變換成各種頻率的交流電，以實現電機的變速運行的設備。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電轉換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出直流電壓進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。由于變頻器大量使用了非線性的晶閘管，對其供電電源就形成了一個典型的非線性負載。變頻裝置由于采用了相位控制，是以脈動的方式從電網吸收電流，脈動電流導致電網電壓畸變使其含有諧波成份。隨著變頻調速的發展，對電網造成的諧波污染也越來越嚴重。

3．軟啟動器也造成了諧波污染。大功率設備如風機、壓縮機的起停都采用了軟啟動器，因為軟啟動器采用三對反并聯的晶閘管實現交流調壓，由于晶閘管是典型的非線性器件，因此在使用過程中也會產生大量的諧波，對設備的穩定運行及電網造成了不良影響。

一、企業諧波產生的原因

（一）電源自身諧波。諧波在電網誕生的同時就是存在的，因為由于制造工藝的問題，電樞表面的磁感應強度分布稍稍偏離正弦波，從而使產生的電流稍微偏離正弦，這部分諧波分量只有在多路供電時才對電網產生影響。電力變壓器由于其磁化曲線的非線性也產生少量諧波。

（二）非線性負載產生。諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經非線性負載時，與所加的電壓不呈線性關系，就形成非正弦電流，從而產生諧波。變頻器、軟啟動器、穩壓電源、電子熒光燈等用電負載等都是非線性負載，是企業主要的諧波源。

1．隨著科技的進步與發展，晶閘管整流在不間斷電源、穩壓裝置、自動控制等許多方面得到了越來越廣泛的應用，給電網造成了大量的諧波。就電力系統中的供電電壓來說，可以認為其波形基本上是正弦波，由于晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網吸收的是缺角的正弦波，從而給電網留下的也是周期性的非正弦波，根據任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量，在電網電流中含有大量的諧波。整流裝置產生的諧波是電網最大的諧波源。整流裝置從電源吸收高次諧波電流，電流在電源回路引起阻抗壓降，因此導致整個電網都含有高次諧波成分。

2．變頻器也是企業諧波污染的另一重要因素。變頻調速在企業應用較為廣泛，常用于風機、水泵、皮帶秤計量控制等設備中。變頻器是把工頻電變換成各種頻率的交流電，以實現電機的變速運行的設備。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電轉換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出直流電壓進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。由于變頻器大量使用了非線性的晶閘管，對其供電電源就形成了一個典型的非線性負載。變頻裝置由于采用了相位控制，是以脈動的方式從電網吸收電流，脈動電流導致電網電壓畸變使其含有諧波成份。隨著變頻調速的發展，對電網造成的諧波污染也越來越嚴重。

3．軟啟動器也造成了諧波污染。大功率設備如風機、壓縮機的起停都采用了軟啟動器，因為軟啟動器采用三對反并聯的晶閘管實現交流調壓，由于晶閘管是典型的非線性器件，因此在使用過程中也會產生大量的諧波，對設備的穩定運行及電網造成了不良影響。

摘要：本文通過對某海上石油平臺電力系統諧波進行分析和治理，旨在節能降耗、改善平臺電能質量的同時，提高電氣元器件的運行環境，保障平臺電力系統安全穩定。

關鍵詞：諧波檢測;有源濾波器;諧波治理

某海上石油平臺電力系統由2臺燃氣發電機組成，單臺發電機容量為550kV，正常生產情況下，一臺發電機單獨運行；啟動大功率負載時，2臺發電機并網運行。平臺電力系統的主要負載有海水泵、空壓機、吊車、電伴熱、照明以及一些小功率加熱器。隨著平臺油氣不斷開發，石油天然氣的地層壓力降低，油井自噴能力下降，為提高采收率，在增加采油電潛泵的同時，也需要增加地面變頻設備。地面變頻設備投入使用后，電力系統繼電保護裝置開始出現頻繁誤動作。經過分析、試驗和測量后發現，電力系統內諧波含量超出了國家相關標準，并已影響到平臺電力系統的穩定運行。本文以該海上石油平臺為例，主要介紹平臺電力系統諧波分析與治理的過程。

1諧波來源

諧波一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數分解，其大于基波頻率的電流產生的電量。當正弦波電壓施加在非線性負載上時，會因為振蕩等其它原因產生非正弦波電流，含有非正弦波電流的電路中就會有諧波產生。在平臺上，諧波產生的主要來源有發電機、電力變壓器和電力電子設備。1.1發電機。發電機三相繞組的非絕對對稱性，導致其在運行過程中會產生少量諧波。1.2電力變壓器。設計電力變壓器時，為追求利益最大化，通常將運行工作點設置在臨近飽和區的拐點位置。變壓器投入運行后，較高的鐵心飽和度使其工作點偏離了線性曲線，磁化電流波形不能保持為正弦波，而是呈現出尖頂波形狀，這樣就會產生一定量的奇次諧波。同時，非正弦波形的勵磁電流，也會產生一定量的諧波。1.3電力電子設備。隨著海上石油平臺從自動化向智能化快速發展，大量電力電子設備開始廣泛投入應用。平臺上的電力電子設備主要有：變頻器、蓄電池充電器、鹵化物燈、不間斷電源及應急電源、電腦、傳真機、復印機、節能燈、變頻空調、電磁爐和電磁灶等。在電力電子設備大量使用之前，最主要的諧波源是變壓器，其次是發電機，但是隨著電力電子設備的大規模應用，電力系統內的變頻、整流設備成為了最主要的諧波源。

2諧波的危害

摘要:本文作者主要就電力系統諧波的危害做了闡述,同時對我國目前電力系統中進行諧波抑制常用的方法進行了分析。

關鍵詞:諧波危害;諧波抑制;治理措施

前言

在電力系統中采用電力電子裝置可靈活方便地變換電路形態,為用戶提供高效使用電能的手段。但是,電力電子裝置的廣泛應用也使電網的諧波污染問題日趨嚴重,影響了供電質量。目前諧波與電磁干擾、功率因數降低已并列為電力系統的三大公害。因而了解諧波產生的機理,研究消除供配電系統中的高次諧波問題對改善供電質量和確保電力系統安全經濟運行有著非常積極的意義。

一、諧波及其起源

在電力系統中諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經負載時,與所加的電壓不呈線性關系,就形成非正弦電流,即電路中有諧波產生。諧波頻率是基波頻率的整倍數,根據法國數學家傅立葉(M.Fourier)分析原理證明,任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波,每個諧波都具有不同的頻率,幅度與相角。諧波可以區分為偶次與奇次性,第3、5、7次編號的為奇次諧波,而2、4、6、8等為偶次諧波,如基波為50Hz時,2次諧波為l00Hz,3次諧波則是150Hz。一般地講,奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統中,由于對稱關系,偶次諧波已經被消除了,只有奇次諧波存在。對于三相整流負載,出現的諧波電流是6n±1次諧波,例如5、7、11、13、17、19等,變頻器主要產生5、7次諧波。

摘要：諧波主要是由稱為諧波源的大功率換流設備（包括化工電解整流設備）及其它非線性負荷產生，諧波源產生的諧波不但危及電網及其它電力用戶而且也危及自身，因此諧波的治理是十分必要且有實際經濟效益的。本文以滏陽化工廠為實例對諧波的產生及治理方案進行了分析研究。

關鍵詞：諧波造成的危害系統接線

1諧波造成的危害

諧波主要是由稱為諧波源的大功率換流設備（包括化工電解整流設備）及其它非線性負荷產生，諧波源產生的諧波不但危及電網及其它電力用戶而且也危及自身，因此諧波的治理是十分必要且有實際經濟效益的。本文以滏陽化工廠為實例對諧波的產生及治理方案進行了分析研究。

該化工廠由郝村站供電，站內裝設三組共10．8Mvar并聯電容器，分別串聯有4．5％，7％和12％電抗率的電抗器，分別用于限制五次及以上、四次及以上、三次及以上高次諧波放大并分別對五次諧波、四次諧波、三次諧波形成不完全濾波。

投運后電容器出現嚴重過負荷，噪音異常，個別電容器投運不久就發生鼓肚現象，后測試發現母線諧波電壓和電容器回路諧波電流嚴重超標，為防止設備進一步損壞，將10．8Mvar電容器全部退出運行。

摘要：經濟的飛速發展帶來供電緊張，為解決供電緊張，一方面要建設許多新的電廠和輸電線路，另一方面要高效利用現有的電力資源，減少電力損耗。諧波是導致電力損耗增加，供電質量下降的重要因素。本文分析諧波基本性質和測量方法，對配網中諧波的來源和危害進行了詳細說明，總結和提出了治理諧波的若干方法。

關鍵詞：電能質量諧波治理配電網

供電質量包括系統電壓、頻率的合格率，峰值、超限電壓持續時間、停電時間，以及電網諧波含量等諸多方面。其中，諧波問題一直是主要的電能質量問題。諧波存在于電力系統發、輸、配、供、用的各個環節。治理好諧波，不僅能降低電能損耗，而且能延長設備使用壽命，改善電磁環境，提高產品的品質。

1電力系統諧波的基本特性和測量

諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率是基波頻率的整數倍數。理論上看，非線性負荷是配電網諧波的主要產生因素。非線性負荷吸收電流和外加端電壓為非線性關系，這類負荷的電流不是正弦波，且引起電壓波形畸變。周期性的畸變波形經過傅立葉級數分解后，那些大于基頻的分量被稱作諧波。

非線性負荷除了產生基頻整次諧波外，還可能產生低于基頻的次諧波，或高于基波的非整數倍諧波。電力系統中出現系統短路、開路等事故，而導致系統進入暫態過程引起的諧波，將不歸屬諧波治理的范疇。要治理諧波改善供電品質，需要了解諧波類型。諧波按其性質和波動的快慢可分成四類：準穩態諧波、波動諧波、快速變化的諧波和間諧波四類。因其多樣性和隨機性，在實際工作中，要精確評估諧波量值非常困難，所以在IEC6100-4-7標準中對前三類諧波進行了規定，推薦采用數理統計的方法對諧波進行測量。兼顧數理統計和數據壓縮的需要，標準對測量時段以及通過測量值計算諧波值提出了表1建議。

[摘要]供配電系統中諧波的危害已經廣為人知，本文就煤礦供配電系統諧波的成因與危害做了簡要探討，并提出了一些針對性的治理措施。

[關鍵詞]煤礦供配電系統諧波

供電質量包括系統電壓、頻率的合格率，峰值、超限電壓持續時間、停電時間，以及電網諧波含量等諸多方面。其中諧波問題一直是主要的電能質量問題。諧波廣泛存在于供配電系統各個環節，諧波電流會在公用電網引起電壓畸變，也會對企業內部電網其它電氣設備產生不利影響，甚至造成危害。治理好諧波，不僅能降低電能損耗，而且能延長設備使用壽命，改善電磁環境，提高產品的品質。

在一個理想的交流電網中，各相電壓隨時間作周期性變化，并且呈正弦波形，煤礦企業或其他用電企業，都非常希望電壓保持理想正弦波形。但是實際上由于某些具有非線性特性的電網元件的影響，使電網電壓偏離正弦波形，特別是近年來電力電子裝置在我國煤炭工業中的應用日益廣泛，煤礦供配電電網中愈來愈廣泛地使用變頻設備、整流設備等電力半導體裝置。電力半導體裝置是非線形負載，其電壓、電流波形實際上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸變的非正弦波。根據傅立葉級數分析，可分解成基波分量和諧波分量。諧波主要由諧波電流源產生，當正弦基波電壓施加于非線性設備時，設備吸收的電流與施加的電壓波形不同，電流因此發生畸變，諧波電流注入到煤礦電力系統中，這些非線性設備就成為煤礦電力系統的諧波源。

一、煤礦供配電系統中諧波的原因和危害

煤礦供配電系統中的主要諧波源是含半導體的非線性元件，如為礦井提升機、通風機、主排水泵、帶式輸送機、架線式電機車等設備節能和控制用的電力電子設備，諸如各種變頻器、交直流換流設備、變流器、整流設備等。煤礦供電網絡諧波的危害主要是造成電網的功率損耗增加，設備壽命縮短，接地保護功能失靈，遙控功能失常，線路和設備過熱等，還會引起變電站局部的并聯或串聯諧振，造成電力互感器，變電站系統中的設備和元件產生附加的諧波損耗，使造成供電網絡設施損壞、元器件老化，造成電子保護裝置誤動作，增大附加磁場的干擾等。

電能作為當今社會應用最為廣泛、便利與潔凈的能源，在現代工業生產與居民生活中占據著無可替代的地位。隨著國家宏觀調控政策作用的逐步顯現，全局性電力供需矛盾已經日益得到緩解，用戶對電力供應的關注目光將逐步由可靠性需求更多的轉向電能質量需求。特別是隨著傳統負荷結構日益變化，新型電力電子設備及其他非線性負荷設備在電網中大量應用，電能質量問題已越來越得到電力部門和電力用戶的共同關注，對電網側而言，如何建立一套嚴密有效的諧波監督防范體系成為供電部門共同關注的重要課題。

保證公用電網電能質量是供電企業無法回避的責任，新型負荷高速增長對電網電能質量管理提出更高的要求。《電力法》第四章第二十八條規定：供電企業應當保證供給用戶的供電質量符合國家標準。對公用供電設施引起的供電質量問題，應當及時處理。用戶對供電質量有特殊要求的，供電企業應當根據其必要性和電網的可能，提供相應的電力。近年來，隨著地方經濟的蓬勃發展與招商引資成果的不斷擴大，地區電網中鋼鐵冶煉、化工電解、大功率變頻調速及交直流電焊設備、港口機械等負荷高速增長，與此同時，一些高新技術企業設備中對電能質量十分敏感的用電負荷也日益增多，對當前電力部門的電能質量監控與管理提出了更新更高的要求，如果不對此予以高度重視并采取有力措施，供電部門今后承擔的法律責任與風險將會加大。搞好諧波監督管理，對保證電網和用戶設備的安全、可靠、經濟運行，實現優質服務以提升供電企業的形象，具有十分迫切的現實意義。

保證和提高電網電能質量是供用電雙方的責任。惡劣與超標的電能質量將給電網設備及用電設備帶來不容忽視的危害，直接影響到電網的安全穩定及用戶設備的正常運行。正本清源，公用電網諧波污染的來源，除不同電壓等級之間的諧波滲透與傳遞外，可歸結為輸配電設備及大量用電設備的非線性特性。而其中主要為各類非線性用電設備的諧波電流注入電網所致。因此保證和提高電網電能質量應當是供用電雙方的責任。但就目前而言，供電公司無疑承擔著電網供電質量的主要管理責任，供電企業的諧波管理首先應當在摸清地區電網諧波污染現狀的基礎上，積極開展諧波技術監督與全過程專業管理，此外必須抓住源頭，在供用電合同中針對諧波污染源用戶完善有關補充條款、明確相關責任，是供電企業在諧波監督中獲取主動權的有力手段。

圍繞諧波源實施管理，確保電網優質供電。諧波作為電能質量的一項重要指標，長期以來一直得到南通供電公司的重視，歷年來通過不斷完善修訂與深入貫徹諧波管理制度、強化落實管理職責與實施流程管理，地區電網諧波管理已逐步走向規范化。通過對南通地區非線性用戶建立臺賬與分類統計，電網主要諧波源集中在煉鋼、化工、電子、機械等行業（見附表）。其中南通地區近年來新增的非線性用戶主要是以冶煉與整流負荷為主，此外開發區還陸續新增自動化程度高、工藝要求嚴格的新型精密負荷用戶，其負荷敏感特性對電網電能質量有著更高的要求。公司針對大型諧波源負荷，嚴格督促用戶側落實諧波治理措施，依靠實時監控手段，監督防范其向電網注入超標諧波；對于新型精密敏感負荷，公司在供電方式及技術措施上予以保障，確保向各類用電用戶提供符合國家標準規定的合格電能產品，此外對于在暫態電能質量方面有特殊要求的用戶，公司還針對用戶設備具體技術要求，積極提供技術方案供用戶選擇。

建立完善諧波監督防范體系是實現電網諧波規范化管理的保證。嚴格以公司諧波管理辦法為綱，有效開展地區電網諧波技術監督。南通供電公司1998年成立了公司諧波技術監督管理網絡，起草制定了諧波專業管理制度，規范與明確了部門管理職責與分工。公司對諧波源的管理堅持貫徹預防與治理相結合、重在預防的方針，堅持誰污染誰治理的原則。首先，公司嚴格審查管理新建諧波源，從流程上把好諧波源用戶業擴增容環節；其次，對測試出諧波超標的老用戶由營銷部門主動溝通，簽訂諧波治理協議，積極實施整改。通過對各類非線性用電設備注入電網的諧波進行限制管理，使電網各級諧波電壓控制在國家標準允許的范圍。

理順公司內部流程，抓住諧波管理的關鍵環節。根據公司業擴流程規定，諧波源用戶申請新建或擴建項目時，要求提供與諧波注入量有關的設備技術資料，并委托進行諧波影響評估。在確定諧波源用戶的供電方案時，要求用戶提供其用電設備對公用電網電能質量影響的分析評估報告，對諧波注入量超標的新設備投運時，應同步投入諧波治理措施，能否投運以實測諧波數據為準。由于諧波管理是一項“兩頭在外”綜合性工作，除了按照《南通供電公司諧波管理實施細則》所明確的各部門分工負責外，生技部門牢牢抓住諧波源用戶業擴初步設計與濾波工程實測驗收這兩個重要環節，實現諧波監督全過程管理，有效把好諧波源入網關。

摘要：從補償電容無法投入，談諧波危害，分析諧波來源，提出治理諧波的初步建議

關鍵詞：補償電容、諧波、諧振、諧波源、諧波治理

隨著個私經濟特別是特鋼和化學工業在我市的發展，我公司的供電量也不斷的增長，為了使功率因素達到標準，必須投入補償電容，但是這幾個鄉鎮的變電所的補償電容器卻無法投上，強行投入后，電容器熔絲也會很快熔斷。但根據其他變電所運行經驗，在此功率因數下，無功電流不應大于熔絲熔斷電流。這是為什么呢？

經過對該地區的供電現狀分析，這是由于諧波引起的。所謂諧波，即理想的電力系統向用戶提供的應該是一個恒定工頻的正弦波形電壓，但是由于各種原因，使這種理想狀態在實際中無法存在。因此通過對周期性電壓或電流的傅立葉分解，所得到的頻率為基波整數倍分量的含有量，稱為諧波。

諧波對于電網的危害非常大，主要表現在以下方面：

1.由于電網主要是按基波設計的。由于LC元件的存在，雖然在基波時不會發生諧振，但在某個特定諧波時卻可能引起諧振，可能將諧波電流放大幾倍甚至數十倍，電網諧振引起設備過電壓，產生諧波過流，對設備造成危害。特別是對電容器和與之串聯的電抗器。其中，特別要注意的是，由于電容器是容性負載，能與電網上感性設備（其它設備主要是感性設備）配合，構成共振條件，又由于其大小與諧波頻率成反比，因此，電容更容易吸收諧波共振電流，引起電容過載，造成電容損壞，或者熔絲熔斷。