摘要：受到非线性、冲击性与不平衡用电特征的影响，电力系统中极易出现各种谐波，从而影响电力系统的供电质量。此外，谐波还将引发电力设备发热、电压或电流谐振、电气设备损坏等问题。因此，我们需深入研究电力系统的谐波问题，并采取有效措施进行质量，以保证电力系统运行的安全性及稳定性。
关键词：电力谐波；电力系统；影响；治理措施
1 谐波产生原因及谐波源分析
电力系统出现高次谐波的主要原因是：电力系统中一些设备或负荷的非线性特点，简单来说就是电压与电流不成正比关系致使波形畸变。在电力系统为非线性设备或负荷供电时，设备或负荷在传递、变换、吸收系统发动机供给的基波能量时，将其转换为谐波能量，向电力系统输送了大量高次谐波，导致电力系统正弦波形出现畸变，从而影响电能质量。
现阶段，电力系统的谐波源主要有以下几类：首先，铁磁饱和型。变压器、电抗器等铁芯设备，铁芯饱和特性表现为非线性；其次，电子开关型。主要指各种交直流换流设备，比如：整流阀与逆变阀等；最后，电弧型。电弧的伏安特性具有高度的非线性，并且电弧长度将受到电磁力、对流气流、电极移动等的影响电弧电流变化不规律，进而形成电力谐波。
2 谐波对电力系统的影响
2.1对电力电容器的影响
电力谐波可能致使电力电容器出现过热、破损等问题，也可能致使电力电容器出现故障，同时还会影响电容器的使用寿命。首先，若并联电容器在电容器组回路阻抗为容性，将放大谐波电流。若电容器组回路容抗和系统等值感抗满足谐振条件，形成的电流谐振将放大谐波电流。因而，电容器将产生过电流。此外，被放大的谐振电流也将提升电容器损耗量，极易导致电力电容器出现过热或破损问题；其次，电力谐波电压提升也将加速电力电容器的老化速度，同时也将增加电力电容器的附加损耗及损耗系数，进而导致电力电容器出现故障，缩短电力电容器的使用寿命。
2.2影响变压器的运行
电网谐波将影响变压器的运行状态，致使其未依据预期的运行指标运行，从而影响整个配电网运行的稳定性及安全性。由此可见，电网谐波将影响变电器的正常运行。
2.3对继电保护与自动装置的影响
输电网中的谐波不仅会影响变压器的正常运行，还将影响继电保护与自动装置的正常运行，进而影响整个配电网的安全、稳定运行，因此需严格控制输电网中的谐波。
2.4增加输电网的功耗
谐波属于干扰能量的一种，因此输电网中的谐波将影响输电线路的功耗。简单来讲就是谐波将增加输电线路的功耗，从而影响输电线路的输电效率及节能效果。因而，为提高输电网的输电效率，提高其供电质量，需严格控制、消除电网中的谐波。
3 电力谐波的治理措施
3.1加强谐波源质量
在电力系统的源头，简单来说就是发电机位置控制谐波，如此不仅可降低配电网中的谐波数量，提升供电质量，还可降低谐波对配电网与用电设备的影响。主要措施为：
3.1.1增加换流装置的整流相数
研究发现，在换流设备的整流相数增加时，电流中一部分较强的低频率将消失，谐波电流也将减少。但考虑到处理成本，电力企业使用此种处理方法较少。
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3.1.2整流电路的多重化
目前，此种方式是减少整流电路中低频率谐波的重要方法，其原理是通过增加方波，形成与正常波形相似的波，随着方波叠加数量的增加，其波形将与正常波形越来越相似。假如将此方法和脉宽调制技术融合在一起，可有效消除整流电路中的低频率谐波。
3.1.3整流变压器采用Y/或/Y接线
此种方法可消除电流中的高频率谐波，通常此方法被用在三相整流变压器中。其工作原理为，将谐波形成电流，从而实现减少、消除谐波，提高供电质量的目标。
3.2安装滤波器
3.2.1安装无源滤波器
无源滤波器被人们广泛应用在电缆系统中，其主要目的是控制电力系统中的谐波。此种滤波设备是由电抗器、电力电容器与电阻器等构成的，其主要作用是为电力系统提供并联低阻通路，从而实现滤波效果。此外，无源滤波器还具有无功补偿的功能。在电力系统中使用此种滤波器，具有投资成本较低、滤波效果好、维护成本低与结构简单、可靠性强等特点。因而，无源滤波器是人们使用最广泛的滤波方法。无源滤波器具有明显缺点，也就是滤波过程中常常会受到电力系统参数的影响，导致其不能充分发挥自己的滤波作用。
3.2.2安装有源滤波器
有源滤波器较为灵活，其不仅可实时监管电力系统的负载状况，还可补偿各次谐波，优化电压闪变问题，确保电力系统电压的稳定性，同时使用成本并不高。有源滤波器的适应性较强，可自动跟踪补偿变化的谐波。有源滤波器可有效消除、减少电力系统中的谐波，并且安装较为简便。随着科技的发展，动态有源滤波补偿器必然会替代无源滤波静态补偿器。
3.3安装无功补偿器
3.3.1安装PFC静态无功补偿器
现阶段，PFC静态无功补偿器是国内使用最多的补偿设备。PFC静态无功补偿器是通过接触器投切电容器组，但是投切频率不易过于频繁。通常情况下，每10到20秒投切一次，投切过程中将产生电流冲击，触点可能被烧损，致使电容器死投在电网上，因而PFC静态无功补偿器不能实时监察电力系统动态负载。
3.3.2安装TSC动态无功补偿器
TSC动态无功补偿器可进行三相对称、分相动态无功补偿与滤波。其是利用控制晶闸管的通断自动投切电容器组，投切速度较快，并且过零投切可有效解决传统设备的合闸涌流与断电弧光等问题，投切频率并不会影响晶闸管的性能。TSC动态无功补偿器是由控制器、双向晶闸管、放电电阻、电容器等构成的。控制器可实时检测负载功率因数、无功电流，并且将其与设定值进行对比，动态控制投切不同组数的电容器，确保功率因素符合相关标准。现阶段，动态无功功率补偿器产品均采用智能微计算机全数字控制。电压、电流、功率因数等均采用数字显示。同时，其可与智能化电气设备配套安装，以实现远程监控目标。
3.3.3安装TSC＋TSF动态谐波无功补偿器
动态谐波滤波器与动态无功功率补偿器可共同构成动态谐波、无功功率综合补偿器，其主要适用于负载谐波含量大、功率因数低、负载波动较大的区域。其具有两种谐波滤波器的功能，可实现动态谐波抑制及无功补偿功能。
4 结语
总之，电力谐波将对电网造成污染，影响电力系统的稳定运行。随着我国对环保及节能要求日益提高，电力企业需加强对电力谐波的治理。相关工作人员需深入分析电力谐波的成因及危害，并采取有效措施进行治理，保证电力系统可安全、稳定运行。
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[3]程丽.电力系统谐波对继电保护的影响研究[J].中国新通信，2017，19（1）：97-97.
论文作者:成伟,姜金龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/1
标签：谐波论文; 电力系统论文; 电容器论文; 滤波器论文; 电流论文; 电力论文; 无源论文; 《基层建设》2018年第27期论文;