电网谐波的危害及治理

　　
　　随着赤峰地区经济的快速发展，用电需求不断增加，特别是近几年赤峰采矿业、冶炼业、铸造业的剧增，同时，带有变频器及整流设备的电器投入市场，由于大多数厂家为了降低产品成本，不安装抑制谐波的技术措施，其中,常见的中频感应炉在铁熔化期产生大幅电压波动和闪变并产生谐波和负序分量,因这种炉的整流电路都是采用的大功率板式可控硅组成,它就是谐波产生的源头.中频炉在赤峰10kV配电系统中数量最多、也是危害最大的谐波源，它引起的电压波动及闪变,谐波的危害在以前不是很受关注的，但近几年逐渐重视了它的危害却没有实际的技术措施。用户非线性设备接入电网后，向电网反馈谐波电流，并通过阻抗产生谐波过电压，导致电网的电压、电流波形畸变，即产生电网公害，直接对电网的安全运行造成危害。
　　一、谐波的主要危害
　　1、电力系统的控制、保护、检测、自动装置、微机失控、电子电路误触发等引起误动或拒动。
　　2、使变压器等带有铁芯的设备功率损耗增加而发热。
　　3、电容器过负荷，并对谐波进行放大，产生过电压，将电缆、母线绝缘击穿损坏。
　　4、电动机机械振动增加，功率因数下降。
　　5、造成电能计量装置不准。
　　6、对通信、电视、广播等电子设备产生干扰。
　　二、在工作中遇到谐波危害的实例分析
　　1、变频器产生的谐波源，引起自动上水装置误动或拒动
　　在松山区某养牛厂该户有一台18kW变频器供变频电机用，距该电机200M处安装一个自动上水装置（电子控制），当变频器工作时，自动上水装置就出现误动或拒动，无奈之下只好更换为机械式用干簧管控制。分析原因是18KW变频器产生谐波所致。
　　2、中频感应炉产生的谐波源，在对同一线路中其他用电户的危害
　　在红山工业园区内某用户自备10kV配电变压器S9-315千伏安所带负荷均为感性，与设备配套的无功自动补偿装置10组*15千乏，正常每组额定电流21A，但实测电流为98A，电容专用接触器CJ19-43A线圈声音异常刺耳，10分钟内有三个电容器已经冒烟、DZ47断路器烧毁，这种现象以前在有中频炉的用户中出现过，为了限制每组电容器的谐波电流分别在每相中串联电抗器，才使无功补偿装置正常工作。经后来调查发现在距该户2KM处同一公用10kV线路上有炼铁中频感应炉产生的谐波而造成的。
　　在某铸造厂10KV配电变压10kV配电变压器（S9-400/Yyn-12）。中频炉工作时在低压母线上，用电容器来试验对谐波的放大能力，采用BSJM-15-O.4-3电容器，正常额定电流21A，接上电源三十秒电流已经达到76A.随即切除电容.实验证明该户的谐波电流已经较大，在很短时间内就能使电容器过负荷。该谐波电流可通过普通变压器（Y，yn-12）注入10KV系统。
　　3、2007年11月19日凌晨，西郊二次变10kV出现的1538松政线出口真空断路器ZN12-1250/10真空泡损坏及甲刀闸母线支瓶之间弧光短路，造成主变器二次主开关跳闸。因这次故障发生在用电低谷段，特对一些执行分时电价的大工业用户进行调查，结合对供电局提供的用户故障现象进行分析，初步分析是由于非线性负载电弧不易熄灭造成，使断路器的开断容量减小而使开关爆裂损坏，并产生的谐波谐振过电压造成弧光短路(见附图)。
　　3、在中频炉用户0.38kV/0.22KV低压母线上数据实际测试
　　对10KV线路上的三个中频炉用户分别在22：00、23:00、00：00、等时段的现场十几次的电压、电流谐波THD值数据测试，各种测量数据表明，西郊二次变这次故障与该段10KV母线上所带的用户产生非线性负荷有关。特别是5次、7次谐波严重超标。根据公式Ini=In(Si/St)分别计算5次、7次谐波的电流值，和实测的电压总谐波畸变率THDu值。
　　

　　由表数据可见在中频炉电路中5次谐波电流超标达121%。电压总谐波畸变率也超标近2倍。这些用户的配电变压器均为普通的Y，yn12结线组别。
　　四、根据调度所提供的最大、最小短路容量，对西郊二次变10KV母线5次谐波电压含有率的测试及5次谐波电流允许值的计算。
　　西郊二次变10kV母线短路容量：Skmax=1.732*10*21000=363.7MVA
　　Skmin=1.732*10*8700=150.6MVA
　　谐波电压含有率HRU值为分别在上午10:00及晚间22:00多次实测试的平均值(1.7%—2.2%)，晚间比白天谐波电压含有率明显高。
　　依据公式：In=Inp(Sk1/Sk2)式中Inp—标准允许电流值为20A.
　　Sk1—公共接点短路容量MVA.
　　Sk2—基准短路容量为100MVA.
　　In—修正后的谐波电流允许值。
　　依据公式：In5=10.Sk.HRUn/1.732Un.N
　　式中Sk—母线短路容量MVA。
　　HRUn—谐波电压含有率
　　Un.—电网标称电压。10KV
　

　　有关电力技术资料介绍：当电网接有大的非线性负荷而产生谐波时，只要某一谐波频率等于电路固有自振频率时就会发生谐振，所以谐波的存在大大增加了谐振的机率，严重影响电网的运行安全。
　　五、抑制谐波的措施
　　针对本地区自备10KV配电变压器有非线性负荷的用户进行调查，并咨询了北京电力试验研究院电能质量办公室的专业人员，可行简单有效的抑制谐波的措施建议：
　　1、在设计供电方案时必须采用D，yn-11接线组别的配电变压器，或电炉专用变压器，但现有大多用户均为Y，yn-12接线组别的普通配电变压器，该接线组别的变压器对谐波没有限制作用。（限用户定期必须更换变压器）。
　　2、对在谐波源处有电容器的用户，电容器加装串联电抗器，防止电容对谐波的放大。（限用户定期安装改造）
　　3、加装静止补偿器SVC，可以对电压波动、闪变、谐波、负序分量进行抑制，还可提高功率因数。该设备现较昂贵（有经济条件的用户首选）。
　　4、加装滤波装置（厂家设备应带）
　　5、对整流设备增加整流倍数。（厂家设备应带）
　　6、保持三相负荷平衡。（供电方采取措施）
　　7、加强对非线形负荷用户的管理，组织有关人员在送电前进行谐波评估，严格执行供电营业规则第五十五条：电网公共连接点电压正玹畸变率和用户注入电网的谐波电流不得超过国家标准GB/T14549-93的规定。这些条款已经对谐波治理有了明确的要求,但实际存在着很大的差距，主要表现在:供电企业基层对谐波产生的原因及危害不太了解,供电企业目前没有普及谐波测试的设备和技术,由于专业测试数据仪器成本较高.
　　综上述对电网的（公害）谐波治理，确保电网的安全运行，应尽早采取相应的措施。
　　