配电网谐波的产生与危害治理

　第9期总第235期

内蒙古科技与经济

InnerMongoliaScienceTechnology&EconomyMay2011

No.9TotalNo.235

配电网谐波的产生与危害治理

张　衡,任玉兰

(呼和浩特供电局,内蒙古呼和浩特　010020)

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　　摘　要:从谐波的特点及性质出发,结合相关谐波标准,阐述了谐波产生的原因、测量方法及治理方案,具有较高的应用价值。关键词:配电网;谐波;治理　　中图分类号:TM711　　文献标识码:A　　文章编号:1007—6921(2011)09—0108—01　　由于电力电子技术在电器设备中的广泛应用,以及其他非线性负荷的不断增加,配电网络中的谐波污染问题日益严重,已危及电力网和用电设备自身的安全和经济运行。为此,谐波问题的分析和综合治理也日益成为供电企业广泛关注的课题。治理好谐波,不仅能降低电能损耗,而且能延长设备使用寿命,改善电磁环境,提高产品的品质。1　电力系统谐波的基本特性和测量谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率是基波频率的整数倍数。理论上看,非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系,这类负荷的电流的电流不是正弦波,且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后,那些大于基频的分量被称为谐波。非线性负荷除了产生基频整次谐波外,还可能产生低于基频的次谐波,或高于基波的非整数倍谐波。要治理谐波改善供电品质,需要了解谐波类型。谐波按其性质和波动的快慢可分为四类:准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性,在实际工作中,要精确评估量值非常困难,所以国际电工委员会在IEC6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定,推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。实际工作中,通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说,将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点,测量该点的电压和注入公共电网的电流后,通过对电压和电流的分析,取得谐波测量资料。2　配电网中的谐波源严格意义上讲,电力网络的每一个环节,包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波,其中产生谐波最多位于用电环节上。输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁心饱和,磁化曲线的非线性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素,致使磁化电流呈尖顶形,内含大量奇次谐波。变压器铁心饱和度越高,其工作点偏离线性就越远,产生的谐波电流就越大,严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。用电环节谐波源更多,高频电炉、轧钢机等非线性、冲击性、不对称性的用电设备及家用电器,都能产生大量的谐波。3　谐波在配电网中的危害谐波对于配电系统的影响,表现在对线路上锁配置的保护及测量设备的影响。因这些设备一般采用电磁式继电器、感应继电器元件,容易接受谐波干扰而误动和拒动,系统中存在的不明原因的误动和拒动,与谐波不无关系。所以,谐波超标,会严重威胁配电系统的安全稳定运行。谐波会大大增加电力变压器的铜损和铁损,降低变压器的有效出力,谐波导致的噪音,会使变电所的噪音污染指数超标,影响工作人员的身心健康。对于电力电容器,谐波会导致端电压升高,损耗加大,电容器发热,加速老化,从而缩短使用寿命。配电网中使用大量异步电动机,产生的谐波会增加附加损耗。负序谐波产生的负序旋转磁场,会产生电力矩,影响电动机的有功出力。对断路器而言,无论其构成元件为电磁的、还是热磁的亦或是电子的,都可能受谐波影响误动。电能表室评价电能消耗重要而基本的测量工具,是用户缴费的凭证,而谐波可能使电能计量产生较大误差,严重的会导致计量混乱。此外,谐波会通过静电感应、电磁感应以及传导等多种方式耦合进通信系统,影响它们的正常运行。对于人体,谐波会刺激人体细胞,使正常的细胞电位发生快速波动或可逆的翻转,当这种波动或翻转频率接近谐波频率时,会影响人体大脑和心脏。4　配电网谐波的治理4.1　配电网谐波的措施电力系统的谐波,一般在谐波源处采取措施最为有效。由于谐波源主要为电流源,因此要根据国家标准规定,谐波源注入电网的谐波电流,把电力系统的谐波电压抑制在允许范围内,以确保电能质量和电力系统的安全、经济运行。具体措施如下:¹装设换流装置的脉动数;º装设交流滤波器;»装设有源电力滤波器。特殊措施;(下转第111页)X收稿日期:2011-03-18

・108・　张福忠・关于SS4电力机车整备控制电路的浅析风。1.5.1　主压缩机控制。首先按下“压缩机”按键开关405SK,导线577经405SK、517KF(压力调节器,风压低于750kPa时闭合,风压高于900kPa时断开)、566KA、579QS使压缩机接触器203KM得电动作,压缩机开始工作。其电路:577・405SK・517KF・566KS・579QS・203KM・400若风压高于900kpa时,则可按408SK(强泵按键开关)导线577直接经408SK,时导线597得电,即短接了517KF的联锁,从而使压缩机一直处于工作状态直到风压达到1000kPa。其电路:577・408SK・566KA・579QS・203KM・400这时,操作人员必须注意监听安全阀在1000kPa整定动作的冒气声,以便及时停止强泵工作,如果压缩机故障,只要把579QS置故障为即可。以上时单节车的情况,当两节车重联时,另一节车的压缩机就通过重联线N597进行控制此时,起作用的调节器是操作车上的调节器,非操作车上的调节器不起作用。当两台车重联时,通过外重联线W2597对另一台车上的压缩机进行控制,以实现4台压缩机同时工作。1.5.2　辅助压缩机控制。机车升弓前若总风缸或控制风缸中已无压缩空气储存,则需利用升弓压缩机(辅助压缩机)向辅助风缸和控制风缸泵风,供机车升受电弓和主断路器合闸使用,其电源由610QA自动开关提供,导线680经596SB1或596SB2,使442KM得电动作,其主触头闭合,导线680经442KM的主触头使升弓压缩机447MD得电工作,开始打风。(上接第108页)¼特殊措施。如提高谐波源负荷的供电电压:串联电抗器以避免电容器组对谐波的放大。4.2　几种谐波治理情况4.2.1　针对地区谐波源用户众多,分布面广而且危害严重的具体情况,供电局应成立谐波管理小组,负责地区电力用户的谐波监测、鉴定等日常管理工作,掌握配电谐波治理的主动权。4.2.2　重视配电用户整流负荷产生的谐波对电能计量表的影响。在实践中我们多次发现用户整流设备产生谐波烧坏电能计量表和照成计量误差,造成电量损失等问题。对这类用户应要求其采取措施治理谐波。4.2.3　对配电用户冲击性负荷谐波治理,应本着“谁污染,谁治理”的原则,积极与用户取得联系,提出整改措施。一般采取装设并联电容器及家串一定比例电抗器的技术方案解决。4.2.4　对交流炼钢电弧炉产生的非线性内变负荷,经分析实测表明,电流中含有大量2～7次谐波电流分量,同时含有低频分量,造成供电电压波动和闪变。一般在装设基波滤波器的基础上,设置3、4、5、6次组滤波器支路,效果很好。2011年第9期

其电路:4・610QA・(596SB1・596SB2)・442KM・400680・442KM・447MD・4002　整备控制电路改进由于现在SS4电力机车整备控制电路中各闸刀、中间继电器、时间继电器、线路接触器等的辅助联锁均为单一联锁接线,如果其中某一联锁出现接触不良的话,其整备控制环节就会出现问题,从而给机车乘务员及检修人员处理故障带来较大的麻烦。针对此情况,我们把现有的电力机车各闸刀、中间继电器、时间继电器、线路接触器都已改为机车逻辑控制单元。逻辑控制单元的输入/输出均采用无触头控制,所以有控制逻辑固化在软件中,编程方便,使得机车控制功能扩展更加灵活。并且逻辑控制具有好多优点:¹装置采用电磁屏蔽设计;º装置本身采用模块化设计;»装置内部采用双冗余冷备份设计;¼装置内部采用模块化设计;½装置采用自诊断设计;¾装置状态指示人性化设计。这样可靠解决由于联锁虚接造成电力机车整备电路环节上出现的故障现象。3　结束语通过以上采取的措施,现在神华集团准格尔能源有限责任公司大准机务段部分机车经过一系列的改造后,大大降低整备控制电路环节的故障率,此项技术改造简单、用时短,能收到良好的效果,从而有效的保障机务安全运输生产及提高机车运用率。[参考文献][1]　吴志新,赵衍超.SS4改进型电力机车劈相机的常见故障及处理[J].哈尔滨铁道科技,2007,(12).[2]　周光海.SS4改进型电力机车高压安全控制环节的改进[J].电力机车技术,1994,(1).4.2.5　地区供电部门要制定《地区谐波监督管理办法》对新建的非线性、冲击性、不对称性的用电设备的用户,需先进行谐波、负序、闪变论证,要有滤波措施和谐波测试鉴定内容。新建谐波源设备接入电网前后,均应进行谐波现场测试,分析谐波电流大小和电压正弦波畸变率是否符合规定标准,并制定治理改进措施。5　结束语电能质量是电力企业的生命,谐波问题应引起高度的重视。由于谐波问题引起的电能损耗将造成电网较大的损失,不但增大电网的线损,而且使供电部门少记电量、少收电费,影响系统的安全稳定正常运行。因此,谐波治理工作应正本清源,从治理谐波源开始,进行有目标、有根据的从系统出发、统一规划详细地治理措施。相信通过我们的共同努力,会更加迅速、合理、经济地治理谐波,使电资源更加纯净。[参考文献][1]　丁一波.浅析配电网谐波的危害与治理[J].今日科苑,2009,(18).[2]　姜志宁.浅析电力谐波的危害及治理[J].通信电源技术,2009,(1).・111・