治理方法

綜述

常用的諧波治理的方法無外乎有二種[2] ，無源濾波和有源濾波。下面就談談這二種方法的優缺點以及市場前景及其經濟效益的分析。

無源諧波

無源濾波的主要結構是用電抗器與電容器串聯起來，組成LC 串聯回路，并聯于系統中，LC回路的諧振頻率設定在需要濾除的諧波頻率上，例如5次、7次、11次諧振點上，達到濾除這3次諧波的目的。其成本低，但濾波效果不太好，如果諧振頻率設定得不好，會與系統產生諧振。市場上流通較多的采取的濾波方法就是這一種，主要是因為低成本，用戶容易接受。雖濾波的效果較差，只要滿足國家對諧波的限制標準和電力部門對無功的要求就行了。由于其低成本，市場的需求也就大，一般而言，低壓0.4KV系統大多數采用無源濾波方式，高壓10KV幾乎都是采用這種方式對諧波進行治理。由于我國的中小企業大多數是私有的，業主對諧波的危害認識不足，一般不愿意拿出大量的經費來治理諧波，而有的企業由于諧波的含量太大，常規的無功補償不能湊效，供電部門對無功的要求又是十分嚴格的，達不到就要罰款。因此，業主不得不要求濾波。因而，其市場的前景可觀，經濟效益也就可觀了。

國內低壓側高水平的諧波濾除裝置是采用光纖觸發系統，大幅度降低因諧波干擾致使電纜觸發所產生的誤動。

有源諧波

有源諧波濾除裝置是在無源濾波的基礎上發展起來的，它的濾波效果好，在其額定的無功功率范圍內，濾波效果是百分之百的。它主要是由電力電子元件組成電路，使之產生一個和系統的諧波同頻率、同幅度，但相位相反的諧波電流與系統中的諧波電流抵消。但由于受到電力電子元件耐壓，額定電流的發展限制，成本極高，其制作也較之無源濾波裝置復雜得多，成本也就高得多了。其主要的應用范圍是計算機控制系統的供電系統，尤其是寫字樓的供電系統，工廠的計算機控制供電系統。對單臺的裝置而言，其利潤是可觀的，但用戶一般不愿意用有源濾波，對于諧波的含量，不必濾得太干凈，只要不危害其他用電器也就可以了。

對比

趨勢

電力網中非線性負載的逐漸增加是全 共同的趨勢，如變頻驅動或晶閘管整流直流驅動設備、計算機、諧波治理重要負載所用的不間斷電源(UPS)、節能熒光燈系統等，這些非線性負載將導致電網污染，電力品質下降，引起供用電設備故障,甚至引發嚴重火災事故等。 上包括我國的一些建筑物突發火災被證明與電力污染有關。

危害

電力設備運行中的問題和故障，諧波治理通常都是由于電網電氣參數波動或瞬間干擾所引起，如：電壓波動、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡、功率因數過低、缺相運行等。

長期以來，這些導致設備運行故障、維修工作量增加及增耗電費的情況受到用戶和供電部門的廣泛關注。

電力污染及電力品質惡化主要表現在以下方面：電壓波動、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡等。

電源污染的危害

電源污染會對用電設備造成嚴重危害，主要有：

*干擾通訊設備、計算機系統等電子設備的正常工作，造成數據丟失或死機。

*影響無線電發射系統、雷達系統、核磁共振等設備的工作性能,造成噪聲干擾和圖像紊亂。

*引起電氣自動裝置誤動作，甚至發生嚴重事故。

*使電氣設備過熱，振動和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。

*造成燈光亮度的波動(閃變)，影響工作效益。

*導致供電系統功率損耗增加。

工程案例

某10KV電解鋅工廠在未濾波之前，其功率因數為0.8，而采取普通的無功補償，又無法投入，1030KVA（630KVA+400KVA）的變壓器，直接由10KV變到126V，低壓側的電流達到14000A，5次諧波電流含量在高壓側達到21%。在濾除5次諧波后，5次諧波僅剩5%時，功率因數可以達到0.98。用戶由濾波前的每月罰款8000~10000元，到每月獎勵1000元左右。這樣算下來，半年左右就可以收回成本，不僅為企業實現了節能降耗，也為國家創建綠色電網出了一份力！

礦用提升機：

提升機作為大功率、頻繁啟動、周期性沖擊負荷以及采用硅整流裝置對電網造成的無功沖擊和高次諧波污染等危害不僅危及電網 ，同時也造成提升機過電流、欠電壓等緊停故障的發生，影響了礦井生產。因此對提升機供電系統進行無功動態補償和高次諧波治理，對于提高礦井提升機和電網的 運行可靠性、提高企業的經濟效益意義巨大

提升機單機裝機功率大，在礦井總供電負荷中占的比重較大。伴隨煤礦生產規模的擴大、井筒的加深，要求配套的提升機裝置容量也越來越大，單機容量已達到2000～3000kW，有的甚至達到5400kW，單斗提升裝載量達34t。這么大的負載啟動將對電網造成很大的沖擊電流，無功電流成分較大，功率因數較低。所以大功率提升機對供電電網的容量和穩定性要求更高。

其中大功率提升機主要的問題是：

引起電網電壓降低及電壓波動；

高次諧波含量豐富，其中普遍存在如2、4次偶次諧波與3、5、7、11等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更趨復雜化；

功率因數低

徹底解決上述問題的方法是用戶必須安裝具有快速響應速度的BF-2B動態濾波及無功補償裝置，該裝置使用大功率可控硅開關模組。系統響應時間小于2Oms，完全可以滿足嚴格的技術要求。保定巴方具有豐富的煤礦現場成功運行經驗，如山西玉華煤礦等項目，濾波及無功補償裝置投運至今運行效果良好，單月節省電費在10萬元以上。

危害簡介

產生

諧波主要是由于大容量整流或換流設備以及其它非線性負荷，導致電流波形畸變造成的。我們對這些畸的變交流量進行傅立葉級數分解，即可得到50Hz的基波分量和頻率為基波分量整數倍的諧波分量。

危害

影響供電系統的穩定運行：供配電系統中的電力線路與電力變壓器，一般采用電磁繼電器，感應式繼電器或新式微機保護進行檢測保護，在系統中這些屬于敏感元件，繼電器受到高次諧波的影響容易產生誤動作，微機保護由于采用了整流采樣電路，也及易受到諧波的影響導致誤動或拒動，這樣諧波嚴重威脅供電系統的穩定與 運行。

影響電網的質量：高次諧波能使電網的電壓與電流波形發生畸變，另外相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產生同次諧波的有功功率和無功功率，從而降低電網電壓，增加電路損耗，浪費電網容量。

影響供電系統的無功補償設備：供電系統變電站均有無功補償設備，當諧波注入電網時容易造成高壓電容過電流和過負荷，使電容異常發熱：另外諧波的存在還會加快電容器絕緣介質的老化，縮短電容的使用壽命。

影響電力變壓器的使用：諧波的存在會使電力變壓器的銅損和鐵損增加，直接影響變壓器的使用效率；還會造成變壓器噪聲增加，縮短變壓器的使用壽命。

影響用電設備：諧波的存在會造成異步電機電動機效率下降，噪聲增大；使低壓開關設備產生誤動作；對工業企業自動化的正常通訊造成干擾，影響電力電子計量設備的準確性。