治理方法

综述

常用的谐波治理的方法无外乎有二种[2] ，无源滤波和有源滤波。下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。

无源谐波

无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受。虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本，市场的需求也就大，一般而言，低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式，高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。由于我国的中小企业大多数是私有的，业主对谐波的危害认识不足，一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波，而有的企业由于谐波的含量太大，常规的无功补偿不能凑效，供电部门对无功的要求又是十分严格的，达不到就要罚款。因此，业主不得不要求滤波。因而，其市场的前景可观，经济效益也就可观了。

国内低压侧高水平的谐波滤除装置是采用光纤触发系统，大幅度降低因谐波干扰致使电缆触发所产生的误动。

有源谐波

有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。对单台的装置而言，其利润是可观的，但用户一般不愿意用有源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净，只要不危害其他用电器也就可以了。

对比

趋势

电力网中非线性负载的逐渐增加是全 共同的趋势，如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、谐波治理重要负载所用的不间断电源(UPS)、节能荧光灯系统等，这些非线性负载将导致电网污染，电力品质下降，引起供用电设备故障,甚至引发严重火灾事故等。 上包括我国的一些建筑物突发火灾被证明与电力污染有关。

危害

电力设备运行中的问题和故障，谐波治理通常都是由于电网电气参数波动或瞬间干扰所引起，如：电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡、功率因数过低、缺相运行等。

长期以来，这些导致设备运行故障、维修工作量增加及增耗电费的情况受到用户和供电部门的广泛关注。

电力污染及电力品质恶化主要表现在以下方面：电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡等。

电源污染的危害

电源污染会对用电设备造成严重危害，主要有：

*干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

*影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能,造成噪声干扰和图像紊乱。

*引起电气自动装置误动作，甚至发生严重事故。

*使电气设备过热，振动和噪声加大，加速绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。

*造成灯光亮度的波动(闪变)，影响工作效益。

*导致供电系统功率损耗增加。

工程案例

某10KV电解锌工厂在未滤波之前，其功率因数为0.8，而采取普通的无功补偿，又无法投入，1030KVA（630KVA+400KVA）的变压器，直接由10KV变到126V，低压侧的电流达到14000A，5次谐波电流含量在高压侧达到21%。在滤除5次谐波后，5次谐波仅剩5%时，功率因数可以达到0.98。用户由滤波前的每月罚款8000~10000元，到每月奖励1000元左右。这样算下来，半年左右就可以收回成本，不仅为企业实现了节能降耗，也为国家创建绿色电网出了一份力！

矿用提升机：

提升机作为大功率、频繁启动、周期性冲击负荷以及采用硅整流装置对电网造成的无功冲击和高次谐波污染等危害不仅危及电网 ，同时也造成提升机过电流、欠电压等紧停故障的发生，影响了矿井生产。因此对提升机供电系统进行无功动态补偿和高次谐波治理，对于提高矿井提升机和电网的 运行可靠性、提高企业的经济效益意义巨大

提升机单机装机功率大，在矿井总供电负荷中占的比重较大。伴随煤矿生产规模的扩大、井筒的加深，要求配套的提升机装置容量也越来越大，单机容量已达到2000～3000kW，有的甚至达到5400kW，单斗提升装载量达34t。这么大的负载启动将对电网造成很大的冲击电流，无功电流成分较大，功率因数较低。所以大功率提升机对供电电网的容量和稳定性要求更高。

其中大功率提升机主要的问题是：

引起电网电压降低及电压波动；

高次谐波含量丰富，其中普遍存在如2、4次偶次谐波与3、5、7、11等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更趋复杂化；

功率因数低

彻底解决上述问题的方法是用户必须安装具有快速响应速度的BF-2B动态滤波及无功补偿装置，该装置使用大功率可控硅开关模组。系统响应时间小于2Oms，完全可以满足严格的技术要求。保定巴方具有丰富的煤矿现场成功运行经验，如山西玉华煤矿等项目，滤波及无功补偿装置投运至今运行效果良好，单月节省电费在10万元以上。

危害简介

产生

谐波主要是由于大容量整流或换流设备以及其它非线性负荷，导致电流波形畸变造成的。我们对这些畸的变交流量进行傅立叶级数分解，即可得到50Hz的基波分量和频率为基波分量整数倍的谐波分量。

危害

影响供电系统的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采用了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威胁供电系统的稳定与 运行。

影响电网的质量：高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加电路损耗，浪费电网容量。

影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐波注入电网时容易造成高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：另外谐波的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。

影响电力变压器的使用：谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。

影响用电设备：谐波的存在会造成异步电机电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。