配电系统谐波治理的探讨

配电系统谐波治理的探讨

(西安有色冶金设计研究院陕西西安)

摘要:在电力系统迅猛发展的推动之下,非线性以及冲击性等谐波源电力用户设备不断的进入到电网运行程序当中,加之用电负荷的增加,产生大量谐波电流,如果不能够很好的治理,谐波进入到电网系统当中将会影响到电能的质量,因此要引起注意。本文就以此为中心,结合工作实际,对配电系统谐波治理的相关问题进行分析论述。

关键词:配电系统;谐波治理;对策

谐波通过配电系统进入到电网当中,将会对电能的质量带来一定的威胁,如将会加剧电压的波动,或者使电流以及电压的波形发生畸变等,如果不采取有效的对策进行治理,将会带来严重的后果。本文就结合自身工作实际,对配电系统当中谐波治理的相关问题进行分析论述。

一谐波的危害分析

配电系统谐波会产生一定的危害,对其进行治理十分关键,具体来讲,谐波的危害主要表现在以下几个方面。

第一,对公用电网产生一定的污染。如果说公用电网中谐波污染十分严重的话,不仅会影响到电网设备的正常运行,同时也会加大设备出现故障的几率,同时也会向公用电网的中性线注入更多的电流,致使出现发热以及超载等现象,影响到电能的正常输送。

第二,影响电力线路。通常情况下在集肤效应以及邻近效应的影响之下,线路电阻会随着频率的增加而增加,并且速度较快,这样将会造成电能的浪费。而在电力系统当中中性线电流较小,线半径较细,如果出现有大量的谐波,这样会产生大量的热量,破坏绝缘体,严重的时候将会造成线路的短路。当谐波的频率和网络谐振频率相同或者是大体相似的时候,将会在电线线路当中产生较高的谐振电压,如果电压过高,严重的时候将会造成安全事故。

第三,对变压器等设备产生一定的影响。谐波侵入到变压器将会给其带来一定的影响,尤其是三倍或者是其倍数谐波侵入到三角形连接的变压器当中时,将会在变压器绕组中形成环流,出现绕组发热的现象,这样就会对变压器产生一定的影响。

谐波的侵入还会对基点保护装置和自动装置产生不利的影响。谐波的影响将会使电磁继电保护装置和自动装置出现拒动或者是误动的现象,降低整个保护系统的稳定性和可靠性,有时甚至会出现供电的中断,并造成电能的损失。

除此之外,谐波还会对电力容器以及通信线路产生一定的影响。

二配电系统谐波治理的对策

谐波通过配电系统侵入到电网当中,将会给电网的运行带来不利的影响,上文中从几个方面简要的分析了谐波的危害,下面本文就结合自身的工作实际,对配电系统谐波的治理进行分析。

第一,科学选择整流器。要科学的治理谐波,一般在选择整流器的时候要选择高功率因数的整流器。一般情况下,在治理谐波的时候选择高功率因数的整流器,主要是利用其多重化的性质减少谐波的影响,这是一种较为传统的方式。高功率因数整流器主要是通过对整流器本身进行一系列的改造降低其产生的谐波,其电流和电压同相位的组合装置,这种整流器被称为单位功率因数变流器。尽管这种方式能够对谐波进行一定的治理,但是因为此方法仅仅能够在设备设计的过程中引起注意,力求在实践当中抑制谐波,因此说在选择此方法的时候一定要综合分析。

第二,在谐波源处对谐波电流进行吸收。这种方式主要是对已经产生的谐波进行处理的方式,从目前的情况来看,这种方法在电力系统中治理谐波应用较为广泛。具体来讲,可以安装无源滤波器的方法抑制谐波。一般要将无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,主要是由L、C、R元件构成,谐振回路,当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同的时候,就能够阻止这次的谐波进入到电网当中。这种方式具有投资少且效率高的优势,且结构较为简单,运行起来安全可靠,因此应用广泛。但是需要注意的是,这种方式也存在着一定的缺陷,即容易过载,在出现这种情况的时候就会被烧损,所以说,在使用这一方法治理谐波的时候一定要综合利弊。通常情况下,长时间使用后配件将会老化,加之电网负载会发生一定的变动,改变谐波的振频率,降低滤波的效果。

除安装无源滤波器方式之外,还可以采用安装有源滤波器的方式对滤波进行处理。因为无源滤波器只能够对一种谐波成分进行过滤,但是电网当中会存在着多种谐波成分,因此为了更好的对谐波进行处理,可以安装有源滤波器。有源滤波器的APF有着更高的可控性,且响应速度较快,能够补偿各次谐波,补偿无功,同时也能够抑制闪变,具有一机多功能的优势,且滤波的特性不会受到系统阻抗的影响,其能够消除和系统阻抗发生谐振的危险,具有较强的适应性,和无源滤波器相比有着一定的优势。

混合型滤波器的安装,能够更好的对谐波进行处理,这种滤波器综合了前两者的优势,将二者混合使用,能够达到更好的处理效果。无源滤波器是由3、5、7、9次单调谐滤波器之路和高通滤波器之路构成的,有源滤波器则是由8个IGBT、滤波电感以及直流电容够成的,直流电容能够为有源滤波器提供稳定的直流电压。因为有源滤波器不会对谐波电流进行直接的消除,所以说其产生的补偿电压当中只有谐波电压,功率容量小,有着较好的经济价值。

还可以通过采用谐波保护器的方式对谐波进行治理。利用磁性方式治理谐波,治理成本较低。安装谐波保护器,主要是从任何一种谐波对电路系统产生的危害性方面入手,对谐波进行处理,这种方式的稳定性较高,因此应用也较为广泛。

第三,选择恰当的整流变压器接线方式。通常情况下,要治理配电系统的谐波,整流变压器通常会采用Y/或者是/Y的接线方式,这种方式能够对三的倍数次的高次谐波进行抑制。

对整流变压器采用/Y接线方式进行分析。当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内的时候,三的倍数次高次谐波电流就无路可通,因此说谐波就会被抑制,但是铁心内就会出现三的被数次高次谐波磁通,这些磁通就会在变压器原边绕组内部产生三的倍数次高次谐波电动势,这样将会产生三的倍数次告辞谐波电流。因为相位一致,所以仅仅能够在绕组内部产生环流,在绕组的电阻当中将能量消耗掉,因此说原边绕组端子上不会出现三的倍数次的高次谐波电动势。由此可见,三相晶闸管整流装置的整流变压器选择/Y接线方式,谐波源产生的三的倍数次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流,这样谐波就不会通过配电系统进入到公共电网当中,进而达到治理谐波的目的。这种方式能够很好的抑制高次谐波,在应用的时候主要在大容量的整流装置负载当中应用,能够对谐波产生很好的抑制作用。

结束语:随着经济的发展,电网建设规模逐步扩大,配电系统中谐波的危害性也逐渐凸显,因为谐波有随机性、多发性等特点,因此在治理的过程中需要采取恰当的方式。本文就以此为中心,结合工作实际,对谐波的危害进行分析,并指出谐波治理的对策,希望对今后的工作能够起到一定的帮助。

参考文献:

[1]姚广荣.配电系统中的谐波治理[J].城市建设理论研究:电子版,2015(1)

[2]董洪稳.供配电系统中电力谐波及其治理方法的研究[J].电气工程学报,2014(3):72-75.

[3]孙俊峰房华伟.烟草工业供配电系统谐波治理探讨[J].机电工程技术,2012,41(2):59-63.

[4]张方青.低压配电系统谐波治理的研究[J].建筑工程技术与设计,2016(32):00214-00215.

[5]孙玉亮刘长丰臧成广.低压配电系统谐波治理研究与应用[J].内江科技,2009,30(9):78.

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