抑制諧波是一種依據諧波產生的原因來抑制諧波影響的技術。在理想的乾淨供電系統中，電流和電壓都是正弦波的。在只含線性元件（電阻、電感及電容）的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流是正弦波。隨著電力電子技術的不斷進步和發展，系統內電力電子設備得到了廣泛的套用，同時非線性負荷不斷增加，高壓直流通電得到普及，導致電力系統諧波問題日益嚴重本文在此基拙上分析了電力系統中諧波問題產生的原因以及造成的危害，然後根據諧波產生的原因提出抑制諧波的各種技術以及抑制效果。
基本介紹
電力系統諧波,諧波的概念,諸波的產生,危害,諧波抑制技術,兩種技術途徑,
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電力系統諧波
諧波的概念
諧波是一系列的正弦波，其頻率是基波的整數倍這一系列的正弦波中，存在無數種頻率不同、幅值不同的頻率波，這些正弦波會造成電力系統中的正弦電流以及電力系統電壓不對稱，對系統造成非常嚴重的危害
諸波的產生
電力系統向非線性設備以及負荷設備供電時會產生高次諧波電力系統向這些設備傳遞和供給基波能量的同時，也將一部分的基波能量轉換為諧波能量，進而產生高次諧波，這一系列高次諧波導致電力系統中的電壓和電流波嚴重畸變，對電力系統的穩定性和安全性造成巨大的影響、
危害
電力系統中大量諧波的存在造成了電力系統中電壓與電流的不對稱，大大降低了電能的質量，給電力系統帶來了巨大的危害根據其危害的不同範圍，可以分為兩個方面:一是對電力系統設備的危害;二是對電力運行系統的危害。
對電力系統設備的危害
電力系統中產生的高次諧波可能引起電力系統中多種不良的效應，如串聯或者並聯諧振會造成電壓和電流持續過高，以及機械諧振等後果，進而導致電線過熱，絕緣性減弱以及軸扭振等主要危害有以下幾種:
(1)燒毀電容器和電抗器
在電力系統中，為了使負載的無功功率達到額定係數，提高功率因數，電力企業在安裝過程中，經常會在變電所安裝並聯的電抗器另外，為了降低或抑制諧波，經常會同時裝備電抗器和電容器，組合在一起成為過濾諧波的濾波器，在工頻頻率下，能夠成功地抑制諧振的產生但是，這也會造成諧波頻率的系統感抗增加，容抗降低，就可能導致產生串並聯諧振而這種諧振會造成諧波電流大大增加，對電力系統設備造成很大的危害，甚至會燒毀電容器和電抗器，在以往的由諧波引發的電力事故中，燒毀電容器和電抗器的比例非常高、
(})縮短電機壽命 電力系統中產生的諧波可能引起旋轉電機和變壓器的損耗和過熱，另外，還可能產生機械共振、噪音以及電壓持續過高，這會造成電機壽命大大縮短，嚴重時甚至直接損壞電機當諧波電流通過變壓器時，會導致鐵損耗和銅損耗增加隨著諧波頻率的不斷增加，鐵損耗也逐步擴大，同時，也會引起變壓器外部設備、矽鋼片以及緊固件的發熱，就可能引起局部過熱，從而影響電機使用壽命，甚至燒毀電機
(3)引起控制系統失控
目前，電力電子元件以及矽整流器在電力系統中得到了普遍的套用，幾乎存在於系統中的各個裝置之中這些電力電子元件在運行的過程中會產生大量的諧波，隨著電流融入電網另一方面，外部畸變會對換流器和整流裝置的運行產生巨大的影響，可能導致整個電力系統失控，造成晶閘管損壞，進而嚴重影響換流裝置的性能，產生不良後果
(4)引起程式錯亂
在數字電路中，所有的邏輯組件都有相應的干擾信號容限，一旦諧波的干擾超過了部件的干擾信號容限，就會對觸發器和儲存器造成嚴重的影響，可能會破壞其儲存的信息，即使排除諧波干擾，也會留下相應的痕跡，系統仍不會恢復到以前的工作狀態同時，諧波干擾也會破壞微處理器中的系統程式，造成程式錯亂甚至停機、
對電力系統運行的危害
電力系統諧波對電力系統運行的危害非常大，主要有以下幾個方面:
(1)對電網的危害
電力系統產生的諧波會通過電流進入電網，進而線上路上產生有功功率損耗通常情況下，諧波電流所占的比例較小，但是其頻率非常高，而受到導線集膚效應的影響，諧波產生的電阻遠遠大於基波電阻，所以，諧波造成的線路損耗就比基波產生的損耗高得多另外，如果流入電路中斷路器的諧波頻率過大，會造成斷路器的斷開能力減弱，甚至無法工作，對電網產生嚴重的影響和危害、
(2)對繼電保護裝置的危害
諧波的存在會造成繼電保護裝置性能發生很大的改變，可能導致各類保護裝置功能失靈，無法有效地保護系統比如對於發電機中的負序電流保護裝置，諧波的存在就會引起負序電流保護裝置誤動或者不動，對發電機以及整個電網的安全運行造成巨大威脅、
(3)對計量系統的危害
高次諧波會造成電能表向負方向的誤差增大，導致實際計量的電能低於實際消耗的電能線上性負荷中，基波功率與諧波功率方向一致，所以，電能表的計量結果大於基波電能，但是卻小於基波與諧波電能的總和;而在非線性負荷中，基波功率與諧波功率方向相反，所以，電能表的計量結果小於基波電能，但大於基波與諧波電能的總和無論哪種情況，都造成電力系統中計量系統產生誤差、
諧波抑制技術
從我國電力系統來看，諧波抑制工作已取得了顯著的效果，具體的方法如下
增加整流的相數
針對具有整流元件的設備，可以增加整流相數或者增加整流的脈動數，從而有效地抑制頻率稍低的諧波當整流相數增加至一倍時，諧波電流將下降4-5倍，大大降低了諧波的數量比如，當整流相數為6相時，諧波電流是基波電流，而當整流相數達到12相時，諧波電流僅是基波電流。
安裝交流濾波器
在容易產生諧波的設備上，安裝交流濾波器，可以有效降低連線設備的諧波電壓，從而抑制電力諧波的產生交流濾波器由不同的元件串聯而成，形成一個串聯諧振電路，利用其阻抗最小的優勢，有效消除高次諧波在運行中，諧波器和濾波器之間是並聯關係，不但起到過濾諧波的作用，也為系統提供無功補償、
裝設無功補償裝置
電力系統中存在許多變化極快的諧波源，t匕如機車、電弧爐、軋鋼機等，這些設備不但會產生大量的諧波，而且會引起供電電壓的不穩定，甚至造成電力系統中電壓的不平衡，嚴重影響電能的質量因此，在產生諧波的諧波源附近，裝設無功補償裝置，可以有效減少其產生的諧波的數量，也可以保持系統電壓的穩定和平衡目前，這種方法已取得較好的效益，得到了普遍的套用、
使用新型的有源電力濾波器
有源電力濾波器是最新研製出的一種諧波濾波器，與傳統的無源濾波器有本質的區別、有源電力濾波器不僅能夠吸收固定頻率的諧波，也能對處於動態變化的諧波以及無功進行補償有源電力濾波器在工作時，可以從補償對象中檢測出諧波電流，並產生一個與之相等但極性相反的補償電流，兩者互補之後，電網電流中僅剩下基波分量、有源電力濾波器不僅能對動態變化的諧波進行補償，而且在補償時不會受到電網阻抗的影響，因此，在實際套用中得到高度重視，被廣泛使用。
兩種技術途徑
被動式治理
即通過一些諧波吸收裝置吸收各個用戶負載產生的諧波，以限制超過有關標準的過量諧波注入電網。這種諧波治理技術的套用對象主要是工業電網負載，目前有兩種主要方式:①在電網上簡單並聯無源濾波器組;②在電網上串聯或並聯或混合聯上電力有源濾波器。這種方式的特點是先檢測出負載產生的諧波電流或者諧波電壓，再利用電力電子器件產生與該電流成一定比例的諧波電流或諧波電壓抵消負載產生的諧波電流或者諧波電壓的影響，使得流入電網的諧波電流達到最小。
主動式治理
即設計出不產生諧波的變流器，使得負載自身不產生電流或電壓諧波。主動式諧波治理技術的套用對象包括工業電網大功率負載。
從20世紀60, 70年代以來，諧波治理技術發展得到長足的進步。但是出於經濟性和可靠性等方而的考慮，目前它還難以為電力電子裝置的生產廠家以及諧波源電力用戶所自願推廣套用。從用戶需求角度出發，對已有諧波治理的技術手段進行深入地分析，改進和突破，開發出更加可靠和更具優良性價比的裝置和技術是目前諧波治理技術發展的重點之一。 以山東省一家冶金行業的企業為例，某鋼鐵集團所屬的軋鋼廠在20世紀90年代初安裝的軋鋼供電設備的原設計的月平均功率因數是0. 930 90年代末開始，因電網諧波原因無法按設計的功率因數運行，實際的月平均功率因數只能達到0. 86，從而造成每個月10多萬元的罰款損失。目前這種現狀為被動式諧波治理技術的推廣套用提供了一次難得的機遇。有政策方而的，有產業結構方而的，也有諧波抑制技術成本方而的等等。目前有源電力諧波抑制技術的成本相對於傳統無源諧波治理方案以及企業對付諧波問題的其他策略方案的成本偏高，難以為普通電力用戶所接受。對於該廠供電系統，最佳的無功補償點是在6kV母線處。目前他們不願意採用有源電力濾波方案，主要原因有兩個:①相對於簡單的低壓無功設備，有源方案價格顯得過於昂貴，投資的回報周期長;②擔心有源方案的可靠性。
這家企業基本反映了目前潛在市場為什麼就有源電力濾波器技術採取“持幣觀望”的態度，也對被動式諧波抑制技術的套用研究提出了新的期望與挑戰，即在不失有源電力濾波器的濾波J哇能的前提下，如何大力降低逆變器的容量，提高裝置的性價比。大力減低有源濾波器本身的功率損耗，減少裝置的運行費用。對用戶負載的工作特性和諧波補償裝置自身的工作特性進行深入地分析與研究，特別是對裝置運行的可靠性進行充分地論證。
在民用電網方而，隨著家用電器的普及特別是變頻家電市場的不斷擴張，諧波的消極影響也日益顯現。但是該標準的執行將帶來新的問題，以典型的變頻家電一變頻空調為例，全國目前空調年銷量在1000萬台以上，其中變頻空調所占的比例日益上升，用無源方案來限制入網諧波電流。最常見的方案是在AC/DC環節上採用BOOST電路方式的PFC技術。
逆變環節的輸出電壓可以提高，線電流減少，逆變器器件導通損耗與電機的損耗下降;這樣的能耗成本也許對單個用戶來說是微不足道的，但是家電特點是數量龐大，即使是1%的損耗對整個社會的能源成本的提高也是不可忽略。工業電網有源電力濾波器方案及其套用研究中幾個關鍵技術。
工業電網用戶一般功率等級比較大，目前國內用戶基本採用被動式方案來治理電網諧波。按照被動式諧波治理技術採用的電路結構可以分為:無源濾波器方案和有源濾波器方案兩大類。
無源濾波器方案成本低、技術成熟，但存在以下缺陷
1）諧振頻率依賴於元件參數，因此只能對主要諧波進行濾波，LC參數的漂移將導致濾波特性改變，使濾波性能不穩定。
2)濾波特性依賴於電網參數，而電網的阻抗和諧波頻率隨著電力系統的運行工況變化而隨時改變，因而LC網路的設計較為困難。
3)電網系統阻抗可能與LC網路產生串並聯諧振，從而產生諧波過電壓或者諧波電流放大的現象，影響電網的穩定運行和供電質量。
4)臨近諧波源的諧波電流注入本地濾波器，致使本地濾波器過載。
