关键词：工业厂房供配电系统；谐波问题分析；解决方案
引言
随着社会经济以及科技水平不断发展进步，各种各样的新兴电气设备层出不穷，并在工业厂房生产的供配电系统中不断应用发展，这些设备的有效应用在较大程度上提高了工业供电系统运行效率，为工业生产提供了有效的电力保障。然而，一些电气设备的使用会在工业供配电系统中产生谐波现象，进而对工业厂房供配电系统正常运作产生不良影响。所以，工业必须对供配电系统谐波分析与治理予以足够重视，充分认识到谐波对供配电系统危害性，在对供配电系统中谐波产生原因进行深入分析的基础上，对谐波预防、治理措施进行有效探讨，进而为工业生产正常开展提供稳定、安全的电力保障，更好地推动我国工业的健康、可持续发展。
1、谐波的来源
发电、输电以及配电均属于我国电网的基本构成环节，在任何环节均可以产生谐波危害，其中最为严重的为用电环节。随着工业的快速发展，供配电谐波污染问题变得愈加严重，相关工作人员深入分析了其具体来源。工业供配电运行系统中，非线性负荷用电设备属于谐波的主要来源，其中最为常见的便是变压器，在运行过程中，变压器具备磁化曲线以及内铁芯饱和的特点，磁化电流会导致奇次谐波的产生，呈现出检定特点，且谐波的大小由铁芯的饱和度等因素决定。工业电力系统主要设备为电压器，除此之外还存在带式输送机、提升机以及通风机等非线性负荷用电设备，电力系统可以带动这些设备的正常稳定运行，为此提供非正弦波形电流与正弦波形电压，从而导致谐波的产生。
2、工业厂房供配电系统谐波问题的危害和原因分析
（1）产生附加损耗：谐波对供电线路产生了附加谐波损耗。由于集肤效应和邻近效应，线路电阻随频率增加而提高，造成电能的浪费；当大量的三次谐波电流流过中性线时，会使导线过热、绝缘老化、寿命缩短、损坏甚至发生火灾。（2）导致电动机发热：谐波会导致电动机产生附加功率损耗、发热、机械振动和噪声以及过电压。（3）影响系统安全：当电流波形过零点时，由于谐波的存在可能造成高的di/dt，导致开断困难，而且会延长故障电流的切除时间。（4）影响补偿电容寿命和效果：谐波频率下感抗值成倍增加而容抗值成倍减少，这就有可能出现谐振，谐振将放大谐波电流，导致电容器等设备被烧毁。（5）对计量仪表及电子设备的影响：无论是电子仪表还是模拟仪表，谐波的存在都会对其精度产生影响。电子仪表在谐波的影响下无法有效区分有害谐波功率与有益基波功率，会将两者同等对待，其直接结果是加大了计量误差;模拟仪表在谐波的影响下会在绕组及圆盘中产生谐波电流，并在圆盘上产生转矩，其直接结果是电能表反应的是谐波功率，导致计量电能数据大于真实使用数据，增加用户费用。对于电子设备而言，其最主要的影响是谐波电压或者是谐波电流的零点与峰值发生改变，使其偏离真正的零点与峰值，其直接结果是导致控制电路出现误动甚至崩溃。
3、工业厂房供配电系统谐波问题的解决方案
3.1有源滤波装置的应用
该装置可以抑制谐波的因为是该装置会根据负载电波的实际监测情况，计算出谐波电流的补偿成分，借助反向操作，触发绝缘栅双极型晶体管（IGBT）使得其流入到电力系统中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，这种装置还可以实现无功补偿。与传统的谐波滤波器相比，这种滤波器具有如下的特征：首先，可实现无功补偿，对闪变起到很好的抑制作用，功能较多，价格实惠；其次，在过滤谐波的过程中，受到系统阻抗的影响可以忽略不计，运行起来安全系数得到了明显的提升；再次，自适应的能力较强，随着谐波补偿量的变化，自动调整所对应的参数变化，具有很强的操作性。其对应的缺点在于高昂的造价、运行中受到的损耗相对较大。
3.2无源滤波装置的应用
该装置可以对谐波产生抑制的原因主要是应用了电路可以产生谐振，对某些谐波提供一条低阻抗的流经线路，实现谐波分流处理。从其处理的谐波类型来看，可以分为如下几种：（1）单调谐滤波器，这种滤波器适用于某一种特定的谐波频率，并对该频率的谐波产生固定次数的低阻抗分流。（2）高通滤波器，在实际的应用中，这种滤波器并不单独使用，会同时与几组频率不一样的单调谐滤波器搭配使用。
3.3合理地选择电力电缆
在供配电系统运行过程中，如果电缆出现问题，将会导致线路故障、火灾等问题发生。所以在对电力电缆进行选择方面，必须以科学、严格的态度对待，合理地选择供配电系统电缆。谐波问题会导致线路发热，因此，应结合实际供电需要以及谐波对电缆造成影响程度综合分析，进而确定电缆横截面积。除此之外，在对扰动源设备进行接线操作过程中，必须保证电缆载流量具备足够的裕量，选择大一个级别的电缆截面，以确保电缆较好耐用性与足够负荷能力。尤其应注意的是，在对三相四线制供配电系统电力电缆中性线截面面积选择过程中，应充分考虑谐波电流流经电缆时产生集肤效应影响作用，避免电力电缆出现过热现象。
3.4变压器选择
为了有效避免3N次谐波电流与不平衡电流进入工业厂房的供配电系统，相关工作人员应正确合理的选择变压器的连接方式。以往变压器采用星/星接线方式，3N次谐波电流会导致中性点的电压脉动问题。为了避免电压畸变问题，应采用四线制原边，自中性点接出中性线，但此时中线会存在谐波电流，极易导致电源系统畸变问题。为了有效克服此情况，应增加三个三角形的绕组，为3N次谐波及电源电流提供通路，以防其进入供配电系统中。当采用三角形变压器时，电源供配电系统不会进入3N谐波电流产生不平衡电流，星形/三角形变压器属于最佳选择。除此之外，工作人员在确定电力变压器额定容量时还应依据谐波畸变裕量，以免谐波导致发热问题，相关工作人员应保证变压器负荷率保持在70%~80%。
结束语
综上所述，随着能源的日渐短缺，节能减排已经成为我国持续发展必不可少的一项策略。通过谐波在供配电系统中产生的原因与相对应的解决措施在工业厂房中取得了很好的效果，它能够有效提高电力系统的综合性能，对于降低损耗、节约电能、确保相关设备使用寿命具有重要意义。现阶段，解决好谐波问题对工业厂房供电质量起到了至关重要的作用。
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论文作者:王明康
论文发表刊物:《中国电业》2019年21期
论文发表时间:2020/3/10
标签：谐波论文; 电流论文; 系统论文; 供配电论文; 工业论文; 厂房论文; 滤波器论文; 《中国电业》2019年21期论文;