一、諧波的基本特性和測(cè)量

1.1 諧波的概念

諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量，其頻率是基波頻率的整數(shù)倍數(shù)。理論上看，非線性負(fù)荷是配電網(wǎng)諧波的主要產(chǎn)生因素。非線性負(fù)荷吸收電流和外加端電壓為非線性關(guān)系，這類負(fù)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(jīng)過(guò)傅立葉級(jí)數(shù)分解后，那些大于基頻的分量被稱作諧波。

非線性負(fù)荷除了產(chǎn)生基頻整次諧波外，還可能產(chǎn)生低于基頻的次諧波，或高于基波的非整數(shù)倍諧波。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)系統(tǒng)短路、開路等事故，而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)人暫態(tài)過(guò)程引起的諧波，將不歸屬諧波治理的范疇。

1.2 諧波的類型

諧波按其性質(zhì)和波動(dòng)的快慢可分成四類:準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波、波動(dòng)諧波、快速變化的諧波和間諧波四類。因其多樣性和隨機(jī)性，在實(shí)際工作中，要精確評(píng)估諧波量值非常困難，所以在IEC 6100一4一7標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)前三類諧波進(jìn)行了規(guī)定.推薦采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)諧波進(jìn)行測(cè)量。

國(guó)標(biāo)GB/T 14549一1993采用觀察期3。有效測(cè)量的各次諧波均方根值的95%概率作為評(píng)價(jià)諧波的標(biāo)準(zhǔn)。為簡(jiǎn)便實(shí)用，將實(shí)測(cè)值按由大到小的方式排序，在舍去前5%個(gè)大值后剩余的最大值，近似作為95%的概率值。

1.3 諧波的測(cè)量

通常采用諧波測(cè)試儀來(lái)監(jiān)測(cè)和分析諧波。一般來(lái)說(shuō)，將用戶接人公用電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)作為諧波監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量該點(diǎn)的電壓和注人公共電網(wǎng)的電流后，通過(guò)對(duì)電壓和電流的分析，取得諧波測(cè)量資料。

電網(wǎng)中諧波源定位，一般采用功率方向法和瞬時(shí)負(fù)荷參數(shù)分割法。而諧波模型分析的方法一般有三種:非線性時(shí)域仿真、非線性和線性頻率分析。三種方法的相同點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)作適當(dāng)?shù)木€性化處理，只是在處理非線性設(shè)備時(shí)采取了不同的模擬方式。

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二、配網(wǎng)中的諧波源

2.1輸變?cè)O(shè)備

輸電和配電系統(tǒng)中存在大量的電力變壓器。因變壓器內(nèi)鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內(nèi)含大量奇次諧波。變壓器鐵心飽和度越高，其工作點(diǎn)偏離線性就越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的諧波電流就越大，嚴(yán)重時(shí)三次諧波電流可達(dá)額定電流的5%。

2.2用電環(huán)節(jié)

用電環(huán)節(jié)諧波源更多.晶閘管式整流設(shè)備、變頻裝置、充氣電光源以及一定量的諧波都能產(chǎn)生。

晶閘管整流技術(shù)在電力機(jī)車、充電裝置、開關(guān)電源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，從電網(wǎng)吸收的是半周正弦波，而留給電網(wǎng)剩下的半周正弦波，這種半周正弦波分解后能產(chǎn)生大量的諧波。有統(tǒng)計(jì)表明，整流設(shè)備所產(chǎn)生的諧波占整個(gè)諧波的近40%，是最大的諧波源。

變頻原理常用于水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備中，變頻一般分為兩類:交一直一交變頻器和交一交變頻器。兩者均采用相位控制技術(shù)，所以在變換后會(huì)產(chǎn)生含復(fù)雜成分(整次或分次)的諧波。因變頻裝置一般具有較大功率，所以也會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染。

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三、諧波在配網(wǎng)中的危害

諧波對(duì)于配電系統(tǒng)的影響，表現(xiàn)在對(duì)線路上所配置的保護(hù)及測(cè)量設(shè)備的影響。因這些設(shè)備一般采用電磁式繼電器、感應(yīng)繼電器元件，容易接受諧波干擾而誤動(dòng)和拒動(dòng)，系統(tǒng)中存在的不明原因的誤動(dòng)和拒動(dòng)，與諧波不無(wú)關(guān)系。所以諧波超標(biāo)，會(huì)嚴(yán)重威脅配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，諧波會(huì)通過(guò)靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)以及傳導(dǎo)等多種方式禍合進(jìn)通訊系統(tǒng)，影響它們的正常運(yùn)行。對(duì)于人體，諧波會(huì)刺激人體細(xì)胞，使正常的細(xì)胞膜電位發(fā)生快速波動(dòng)或可逆的翻轉(zhuǎn)，當(dāng)這種波動(dòng)或翻轉(zhuǎn)頻率接近諧波頻率時(shí)，會(huì)影響人體大腦與心臟。

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四、諧波的治理措施

4. 1加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)規(guī)范的宜傳貫徹。IEC 6100以及國(guó)標(biāo)GB/T 14549一1993，對(duì)于諧波定義、測(cè)量等進(jìn)行了宜傳，明確諧波治理是一項(xiàng)互感互利、節(jié)能增效，是保證電網(wǎng)和設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的舉措;

4.2主管部門對(duì)所轄電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，正確測(cè)量,諧波源位置和產(chǎn)生的原因，為諧波治理準(zhǔn)備充分的原始材料;在諧波產(chǎn)生起伏較大的地方，可設(shè)置長(zhǎng)期觀察點(diǎn)，收集可靠的數(shù)據(jù)。對(duì)電力用戶而言，可以監(jiān)督供電部門提供的電力是否滿足要求;對(duì)于供電部門而言，可以評(píng)估電力用戶的用電設(shè)備是否產(chǎn)生了超標(biāo)的諧波污染。

4.3針對(duì)諧波的產(chǎn)生和傳播的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的隔離、補(bǔ)償和減小措施。在配電網(wǎng)中，主要存在的是三次諧波污染，可以在諧波檢測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)適當(dāng)加裝濾波設(shè)備來(lái)減小諧波注入電網(wǎng)。對(duì)于各種電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)初始，就要考慮其設(shè)備的諧波污染度，將諧波限制在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。

4.4加強(qiáng)管理，多方出資，共同治理。諧波的治理，需要大量的投資，不能僅僅靠供電部門，要調(diào)動(dòng)電力供需環(huán)節(jié)中的各個(gè)方面，在分清諧波來(lái)源基礎(chǔ)上，走共同治理之路。