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1、配电网谐波的治理供电质量包括系统电压、频率的合格率，峰值、超限电 压持续时间、停电时间，以及电网谐波含量等诸多方面。其 中，谐波问题一直是主要的电能质量问题。谐波存在于电力 系统发、输、配、供、用的各个环节。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 量被称作
2、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。电力系统中出 现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的 谐波，将不归属谐波治理的范畴。 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 成四类：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，要精确评估谐 波量值非常困难，所以在IEC 6100-4-7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。兼 顾数理统计和数据压缩的需要，标准对测量时段以及通过测 量值计算谐波值提出了表1建议。国标GB/T 14
3、549-1993采用观察期3s有效测量的各次谐 波均方根值的95%概率作为评价谐波的标准。为简便实用， 将实测值按由大到小的方式排序，在舍去前5%个大值后剩 余的较大值，近似作为95%的概率值。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。相对单点的谐波测量而言，从区域或整个电网角度来 看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复 杂的过程。谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参 数分割法。而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域 仿真、
4、非线性和线性频率分析。三种方法的相同点是对电网 作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同 的模拟方式。2配网中的谐波源严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、 配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波较多位于用电环 节上。发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕 组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才 不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面 的限制，发电机总会产生少量的谐波。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，磁化曲线的非线特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
5、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，晶闸管式整流设备、变频装置、 充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很 多方面被普遍采用。它采用移相原理，从电网吸收的是半周 正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分 解后能产生大量的谐波。有统计表明，整流设备所产生的谐 波占整个谐波的近40%，是较大的谐波源。变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两 类：交-直-交变频器和交-交变频器。前者将380V 50Hz工频 电源经三相桥式可控硅
6、整流，变成直流电压信号，滤波后由 大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。后者将固 定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。 两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分 （整次或分次）的谐波。因变频装置一般具有较大功率，所以 也会对电网造成严重的谐波污染。充气电光源和家用电器更是常见的谐波源，如荧光灯、 高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯应用气体放电原理发 光，其伏安特性具有明显的非线性特征。计算机、电视机、 录像机、调光灯具、调温炊具、微波炉等家用电器，因内置 调压整流元件，会对电网产生高次奇谐波；电风扇、洗衣机、 空调器含小功率电动机，也会产生一定量的谐波。这类设备
7、 功率虽小，但数量多，也是电网谐波源中不可忽视的因素。3谐波在配网中的危害谐波对于配电系统的影响，表现在对线路上所配置的保 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 有效出力，谐波导致的噪声，会使变电所的噪声污染指数超 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。配网中使用大量异步电动机，产生的谐波会增加附加损
8、耗。负序谐波产生的负序旋转磁场，会产生制动力矩，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、亦或电子的，都可能受谐波的影响误动。电能表是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，严重时 会导致计量混乱。同样，谐波也是引起录波装置误启动，保 护误动和拒动的重要因素。此外，谐波会通过静电感应、电磁感应以及传导等多种 方式耦合进通讯系统，影响它们的正常运行。对于人体，谐 波会刺激人体细胞，使正常的细胞膜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 人体大脑与心脏。4配电网谐波治理的对策既然谐波
9、存在多方面的危害，采取必要的有效手段，避 免或补偿已产生的谐波，就显得尤为重要。可归纳以下治理 措施：(1)加强标准和相应规范的宣传贯彻。IEC 6100以及国标 GB/T 14549-1993,对于谐波定义、测量等进行了宣传，明确 谐波治理是一项互惠互利、节能增效，是保证电网和设备安 全稳定运行的举措；(2) 主管部门对所辖电网进行系统分析，正确测量，以确 定谐波源位置和产生的原因，为谐波治理准备充分的原始材 料；在谐波产生起伏较大的地方，可设置长期观察点，收集 可靠的数据。对电力用户而言，可以监督供电部门提供的电 力是否满足要求；对于供电部门而言，可以评估电力用户的 用电设备是否产生了超标的谐波污染。(3) 针对谐波的产生和传播的特点，采取相应的隔离、补 偿和减小措施。在配电网中，主要存在的是三次谐波污染， 可以在谐波检测的基础上，通过适当加装滤波设备来减小谐 波注入电网。对于各种电气设备的设计者，在设计初始，就 要考虑其设备的谐波污染度，将谐波限制在标准允许的范围 内。(4) 加强管理，多方出资，共同治理。谐波的治理，需 要大量的投资，不能仅仅靠供电部门，要调动电力供需环节 中的各个方面，在分清谐波
