配电系统谐波问题和对策

摘要：在我国城市居民用电需求量和消耗量持续呈现直线上升的态势背景下，电能行业也面临着配电网络具体的一些频发性瓶颈问题，其中尤其以配电系统中的谐波问题事故发生率居高不下、谐波安全隐患普遍存在等阶段性问题最为突出。谐波问题作为一种非技术性、人为性、不确定性互相糅合交杂的典型配电事故，很大程度上制约影响配电网络各个环节的安全稳定作业。认真贯彻配电谐波检测排查的指导方针，切实做好谐波事故的应对处理，迅速有效地降低既存的谐波问题所导致的安全隐患，从而保证电能产业稳定、良性、协调运转。
关键词：配电系统谐波问题解决应对可行措施
配电网络中的谐波问题安全系数作为一项衡量电网系统运转状况的行业性指标，不仅直观地反映了输电线路的安全质量信息，也从侧面体现了其产业效益的经济指数。伴随着人民群众生活水平的不断提高，大量整流交互设备、电弧炉以及各种家用电器等也在逐年增多，由于这些家用电器中的负荷的非线性特性，从而使得电流和电压的波形发生畸变，这就导致了一系列谐波电压和谐波电流，当谐波电压和谐波电流超标量负荷运转时，就会给电气设备的正常运行带来诸如大面积短路、电压系数不稳定以及部分线路瘫痪不利影响。所以加强配电网谐波处理的技术革新，降低居高不下的谐波事故发生率，已经势在必行。

1 配电系统谐波的内涵属性与谐波问题的集中表现

配电系统内的谐波是指配电网络内的电流由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变从而产生的频率为基波的倍数的辅波或分量的电磁波，该类电磁波的出现不仅使得电力能源的生产、传输以及利用的效率大幅度降低，而且附带产生了电气设备散热功耗过大、振动噪声污染严重以及通电设备绝缘体老化烧毁等一系列恶劣后果。而具体细致地进行划分，配电网络中的谐波的危害影响主要体现在以下几方面：首先，谐波的出现会引发配电系统串联、并联谐振，从

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而不同程度地破坏损耗无功补偿设备；其次，由于电压和电流的波形畸变，从而使得测量仪表的误差增大，最终引发继电保护和控制装置误动作；第三，谐波电流与电机旋转磁场相互作用所产生的大幅度、高强度的脉动转矩，不仅会造成电机产生机械振动，降低电机系统的工作效率，同时还会附带产生剧烈刺耳的噪声杂音；第四，谐波产生的附加损耗会增加电气设备的实时温度，增大其热设计功耗，从而加速绝缘体的硬件老化，严重缩短电气设备的使用寿命。

2 谐波问题的改进探索以及可行措施

2.1 进一步加强谐波源的监控排查力度，从根本上遏制事故发生 我们知道，配电系统中的谐波主要来源于非线性负荷的无规则释放，因此，谐波的治理也应该釜底抽薪，从问题的根本源头进行处理应对，从而将隐患消灭在萌芽状态。而目前减少非线性负荷产生的控制方法比较多样，最为主流的基本包含以下三种方法：第一种是增加三相整流电路的脉动波数。三相整流电路所产生的谐波主要集中在特征谐波，非特征谐波的含量通常情况下都很少。因此，通过增加整流电路的脉动波数，就可以有效减少整流电路产生的谐波电流。第二种则是通过限制整流设备的容量进行控制。系统短路容量与所供电的整流器容量之间呈现正比例关系，短路比愈大，允许注入的谐波电流也就越大。因此，在进行实地排查检测时，相关技术人员应该根据系统短路容量的实际大小来限制新输入的非线性负荷的容量。第三种方法是在整流电路中串接电抗器。一般情况下，整流电路内部的感抗越大，换流时间就越长，而电流波形变化也越缓慢。所以，在整流电路中针对性地串接适当的电抗器也可以有效减少高次谐波电流。
2.2 进一步细化分配交流滤波器的架设适用 交流滤波器采用三相交流电的输送运作模式，结构相对复杂，功能比较多样。按照目前行业主流的使用量数据分析，主要包含无源式滤波器、有源式滤波器以及混合式滤波器。
无源式滤波器的组件通常是电容器、电抗器以及电阻器，而根据其架构功能的差异化，又可以进一步划分为单调谐滤波器、双调谐滤波器以及高通（Qualcomm）滤波器。这里笔者重点介绍高通滤波器。
高通（Qualcomm)滤波器由美国顶尖的通讯设备科技公司高通公司研制开发，其滤波器由软件程序与硬件载体两部分构成，滤波器内置90nm的基于ARM11架构的移动微型处理器，最高时钟频率达到245mhz，并且可以根据滤波器放置所处的电网系统的实时运转状况进行智能化、自动化地升降频率，不仅稳定保证了作业效率，而且实现了资源合理配置，优化集约使用。在具体的谐波处理作业过程中，当频率低于标额系数时，电抗随之增大，处理器的控制内核（core)就会自动增大时钟频率的脉冲振荡数，从而提高滤波器对低次谐波的过滤强度；而当频率高于标额系数时，由于容抗迅速减小，所以高次谐波电流通过电容器和电阻器的阻碍度也随之大幅度降低，滤波器的处理器频率也实时降低工作频率，从而减小功耗以及发热量。基于集约经济的基本理念出发，高通滤波器具备高性能、低的双重优势，所以在单双调滤波器形成作业群组的基础上，再添加一组高通滤波器作为辅助外设，是实惠效率的双赢方案。
有源式滤波器是相对于无源滤波器而划归的与之对应的一类滤波器，有源滤波器的构造主要是由电能转换器与储能装置两大组件构成，储能装置是有源式滤波器的核心部件。按照储能装置的种类，又可以进一步划分为电压源型与电流源型两种。电压源型需要架设在电压转换器的直流侧，这样就将其形成一个电压源；而电流源型则必须安置在电能器的直流侧，实现电流枢纽的能源流线输。通过将电能转换器与储能装置以串联方式进行线路衔接，组建成一个部件化、系统化的小范围电力控制中心，从而分别对谐波电压和谐波电流进行补偿。
混合式滤波器。该类型的滤波器是将无源式滤波器与有源式滤波器有机有序地进行并联、串联以及串并联的方式组合，从而发挥以上两种滤波器的各自优势，同时通过这种混杂交互地结合适用，最大限度地降低减小上述两种滤波器的自身缺陷，从而在保证滤波装置基本效用全面实现的前提下，进一步提高了工作效率、降低了实际作业失误率。混合式滤波器也具备前期投入成本低、中期运转效率高、后期维护难度小等一系列显著优势，所以也是目前普遍应用的主流滤波处理模式。
2.3 建立长期高效的谐波监测排查机制 在实际的用电谐波检测中，违规窃电、无表用电也是不可忽视的谐波产生的“蛀虫”。在广大城乡过渡区域以及农村地区，这种集中性、群体化的恶劣现象已经泛滥多年。违规用电导致了实际售电量大量减少，谐波的出现频率急剧增加，从而使得整个输送线路的电压负荷的稳定性大大降低，损失电量直线上涨，最终导致整个电网系统的实效性大打折扣。所以加强区域用电管理，防止用户私自窃电，最大限度地解决谐波问题，已经刻不容缓。而在具体的实施措施方面，笔者罗列以下若干建议，可以作为借鉴：①加大电力合法使用的法规条例，侧重宣传普及谐波的危害后果，增强社会群体依法用电的法制观念；②健全用电监控检查机制，形成“定期、定点检测”、“划区、划片负责”的规范系统制度，将谐波问题控制在萌芽状态；③加强违规用电的惩罚力度，配合当地警力资源做好协同巡查；④提高排查检测人员的职业素养和专业技能，尤其是对突发无序的谐波状况的应急处理能力。
3 结语
配电网的谐波问题的处理解决工作是一项具专业性、复杂性、制约性的综合型作业工程，对于既存的谐波问题的安检排查在整个电力运营系统中起着连接性、协调性的关键作用。从满足居民持续增长的用电需求以及保证电能输送系统的安全稳定的立足点出发，进一步加强配电网谐波隐患的检测，稳步细化具体的谐波问题的改进步骤，快速有效地降低谐波事故发生率，进行规范集约的实时管理，继而提升整个电能行业的竞争力，最终实现电能产业经济效益的可持续增长。
参考文献：
陈伟，宋秀英.浅谈低压配电系统的选择[J].价值工程.2012(02).
杨名.浅谈路灯保护接地的常用方式及采用TT接地应注意的问题[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2009(11).
[3]兰吉祥.浅谈电力系统中的接地和接零[J].价值工程.2011(09).
作者简介：
郝轶兵，男，（1960-），辽宁北镇人。秦皇岛市奥莱特睛纶有限公司工作，地址：秦皇岛市海港区秦山路72号。