谐波治理范文1
关键词：电能质量 谐波治理 配电网
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
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。
国标GB/T 14549-1993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%个大值后剩余的最大值，近似作为95%的概率值。
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，其中产生谐波最多位于用电环节上。
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%，是最大的谐波源。
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。
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。
谐波治理范文2
关键词：医院；非线性设备；谐波；谐波源；危害；治理
近年来，在医院配电网中使用非线性负载越来越多，如变频水泵、电梯、空调、荧光灯、计算机、不间断电源（UPS）、医用放射设备、监护仪、治疗仪、检验设备等，这些非线性负载将产生大量的谐波和电磁辐射干扰，污染电网，造成电能质量下降，可能引起供配电设备故障，电气设备过热，甚至有引发火灾的危险；同时，谐波还可能会对高精密诊断仪器设备造成程序运行错误、数据丢失、无故重启、死机甚至永久性损坏的不良后果，还有可能会危及医护人员和患者的生命健康。因此，正确认识谐波，明确谐波源，积极治理谐波、净化电网，具有积极而深远的意义。
1 谐波的产生
当正弦波电压施加于非线性负载上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使得电压波形也变为非正弦波。非正弦波用傅里叶级数分解，其中频率与工频相同的分量称为基波，频率大于基波的分量称为谐波。简而言之，电力谐波是指n倍（n为大于1的整数）工频频率的交流电，它是一种电力污染，对电力系统及设备危害十分严重。
2 谐波的危害
2.1 谐波对线路的影响
谐波增大系统电能损耗，使设备元器件发热，影响设备使用寿命。此外，谐波引起的谐振，造成电容器组过电压或过电流，容易烧毁电容器或电气设备。
2.2 谐波对变压器的影响
谐波会增加变压器的附加损耗，可能在变压器绕阻和线电容之间产生谐振，引起过热，增大噪声，加速绝缘老化，大大缩短变压器使用寿命。
2.3 谐波对电机的影响
除引起附加损耗、减小电磁转矩外，谐波还会产生机械振动和噪声，降低电机效率，减少电机使用寿命。
2.4 谐波对继电保护和自动装置的影响
谐波会引起继电保护和自动装置误动或拒动，降低安全可靠性，威胁电力系统安全运行。谐波还会造成电气测量仪表计量误差。
2.5 谐波对通信设备的影响
谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量，重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。
2.6 谐波对医疗设备的影响
谐波会产生大量电磁辐射，对高精度的医疗设备产生很大干扰，可能发生数据差错、图像模糊、信息丢失等问题，严重时甚至导致硬件损坏，造成医疗设备无法继续正常工作。特别是检测人体生物电信号的仪器设备，如心电图机、心电监护仪、心脏起搏器、脑电图机、超声诊断仪、针灸电疗仪等直接接触人体的仪器设备，由于信号非常微弱，一旦受到干扰，就会使显像管显示图象变形失真，成像模糊不清，影响医疗诊断结果；同时还可能会引起微电击，严重时还会对患者造成身体损害甚至生命危险。大型医疗设备如MRI、CT、DR等也会由于谐波的影响而可能使设备电路板烧毁，影响正常检查工作，增加患者等待时间。
3 医院低压电网中谐波源的主要分布
医院低压电网中存在大量的谐波源负载：
3.1 照明灯具
大部分医院照明以荧光灯具为主，会产生幅值较大的奇次谐波，但谐波污染不是很严重，电流总谐波畸变率在7%左右。
3.2 变频装置
医院常见变频装置有电梯、水泵、空调等。
医院楼层高、人流量大，电梯在医院的正常运转中扮演着重要角色。交流电机带动升降电梯，通过变频器控制电梯启停变速。变频器会导致电流发生严重畸变，产生大量5、7、11、13次谐波。
医院供暖、供水、排水管网大量采用变频水泵，水泵工作时电压总谐波畸变率可达14%，电流谐波畸变也很厉害，主要为5、7、11、13次。
医院各科室大都装有中央空调或独立空调，且以变频空调为主。空调的电流总谐波畸变率一般为30%～40%，其中5次谐波含量最高。
3.3 计算机和UPS
医院信息网络系统必须24小时全天候运行，以便对医疗过程中的病例、数据进行存储记录。大量计算机，以及服务器必配的UPS不间断电源，会产生大量3、5、7次等谐波。
3.4 电子医疗检测设备
大型医院的电子医疗检测设备常选用开关电源提供电力，但其整流和逆变工作过程中将产生大量3、5、7次等的谐波电流。
3.5 医技设备
大型医院基本配置齐全X光机、CT机、核磁共振设备MRI，数字胃肠机等，有的甚至配备了电子直线加速器、数字减影血管造影机DSA等设备，这些设备为患者诊断病情提供了准确依据，可同时也是系统中主要的谐波源。它们的谐波情况比较复杂，频谱相对较宽，主要谐波次数为3，5，7次。高谐波环境不仅会影响设备的正常工作，使之出现故障，还会对临近的设备产生干扰。
4 谐波治理的方法
常用的谐波治理方法有两种方式：一种是无源滤波器，一种是有源滤波器。两者可以与无功功率因素补偿柜结合使用，也可以相互之间配合使用。
无源滤波器是传统的谐波补偿装置，主要由了滤波电容器、电抗器和电阻器串联组成，与谐波源并联，谐振频率设定在需要滤出的高次谐波频率上，以达到滤波目的。无源滤波器优点是经济实惠成本低，缺点是滤波效果相对较差。
有源滤波器是在无源滤波装置的基础上发展起来的，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，在其额定的无功功率范围内，滤波效果为100%，缺点是价格相对无源滤波器较高。
医院低压电网中谐波源数量多，情况复杂，可选用有源滤波器，采用就地补偿与集中补偿相结合的谐波治理方式。
1.就地补偿：按设备工作电流乘以谐波畸变率，即可得出谐波电流有效值，可选择相应电流的三线滤波器。
2.集中补偿：考虑到主母线或配电干线上可能含有照明、动力、空调等负载，应选用相应容量的四线滤波器。集中补偿滤波设备的谐波电流有效值可按计算电流乘以谐波畸变率，畸变率按15%考虑。
3.如果不采用就地补偿，只采用集中补偿，医技设备与其它电气设备混合供电，可以将畸变率提高到20%进行估算。
有源滤波器输出的补偿电流是根据系统的谐波量动态变化的，因此不会出现过补偿的问题；另外，有源滤波器内部有过负荷保护功能，当系统的谐波量大于滤波器容量时，滤波器可以自动限制在100%额定容量输出，不用担心会发生过负荷的问题。
参考文献
[1] 王兆安，杨君，刘进军，王跃.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，2005：40-41
[2] 刘建、吴川、包满.浅谈谐波对医院有关部门医疗设备的影响及治理[J].中国医院建筑与装备，2014，（10）：90-91
谐波治理范文3
【关键词】谐波；危害；治理；抑制
一、谐波的危害
（1）变压器。对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会增加铁损。与纯基波运行的正弦波电流和电压比较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。（2）电力电缆。在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根的纯正弦波相比较，非正弦波会有较高的热量。该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致I2RAC损耗增加。（3）电动机与发电机。谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应是在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。（4）电子设备。电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感，这种设备常常靠电压波形的过零点或其它电压波形取得同步而运行。电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个线电压高于另一个线电压的位置点，这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。而电力与通讯线路之间的感性或容性耦合亦可能造成对通讯设备的干扰。计算机和一些其它电子设备，通常要求总谐波电压畸变率（VTHD）小于5％，且个别谐波电压畸变9率低于3％，较高的畸变量可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断，导致更大的经济损失。（5）开关和保护继电器。和其它设备一样，谐波电流也会引起开关的额外损耗，并提高温升使承载基波电流能力降低。温度的升高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。保护继电器对波形畸变的影响很大程度取决于所采用的检测方法。目前并没有通用的准则能用来描述谐波对各种继电器的影响。然而，可以认为目前在电网上一般的谐波畸变不会对继电器运行造成影响。（6）功率因数补偿电容器。电容器组的容抗随频率升高而降低，因此电容器组起到吸收高次谐波电流的作用，此作用提供温升并增加绝缘材料的介质应力。应当注意的是容丝通常是用来当作电容器的过载保护。由谐波引起的发热和电压增加意味着电容器使用寿命的缩短。
二、谐波的治理
谐波的治理一是抑制谐波；二是在谐波源处吸收谐波电流。抑制谐波电流主要有三方面的措施：降低谐波源的谐波含量，也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。具体方法有：增加整流器的脉动数。增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。如整流相数为6相时，5次谐波电流为基波电流的18.5％，7次谐波电流为基波电流的12％；如果将整流相数增加到12相，则5次谐波电流可下降到基波电流的4.5％，7次谐波电流下降到基波电流的3％。三相整流变压器采用Y-d（y／Δ）或d、Y（Δ／Y）的接线。这种接线可消除3的倍数次的高次谐波，这是抑制高次谐波的最基本的方法。选择合理的供电电压，并尽可能保持三相电压平衡，可以有效地减小谐波对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电，承受谐波的能力将会增大。一是对谐波源负荷由专门的线路供电，减少谐波对其他负荷的影响，也有助于集中抑制和消除高次谐波；二是合理选用运行方式，现在“手拉手环网”虽然提高了供电可靠性，但是对谐波污染构成通道，应当及时调整运行方式；三是在谐波源处吸收谐波电流，此种方法是对已有的谐波进行有效抑制，这是电力系统目前使用最广泛的抑制谐波方法，主要有以下三种：一是加装无源滤波器。无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，即用户非线性负载侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。二是加装有源滤波器。与无源滤波器相比，APF具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点；在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化著的谐波。三是改造并联电容器组，采取串联电抗器。在电网中的各变电站母线侧并联补偿电容器组起改善功率因数和调节电压的作用，采取串联电抗器，将电容器组的某些支路改为滤波器，根据谐波次数，合理计算选用电容器、电抗器和电阻器，适当组合而成滤掉该次谐波，还要采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。
参 考 文 献
[1]王乙伊．《低压配电网无功补偿方式的研究》．广东电力
[2]JB/DQ2113-《电化学用整流变压器》．1984
谐波治理范文4
关键词：智能用电小区；电动汽车充电站；高频充电机；谐波
0 引言
我国智能电网的建设主要包括发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节，其中智能用电是重要环节之一。智能用电小区是国家电网为了研究智能电网智能用电的先进技术如何运用于居民区，提高人民的生活水平，提高电网智能化水平以及提升用电服务质量而进行的一项尝试[1]。电动汽车作为智能用电小区建设的一个重要组成部分同样也逐渐被纳入发展规划，并且有着极为广阔的发展前景。在2008年全球性金融危机过后，国际油价日趋升高和日益严重的环境压力使得汽车产业进入全面的能源转型期，大力发展电动汽车以实现交通能源转型的路线已得到全世界的共识。在未来城市中电动汽车的广泛普及与用电小区电动汽车充电桩的运营实际上体现了智能电网对“电网和用户间的智能互动”、“鼓励使用各种形式分布式能源”、“发展清洁环保型电力能源”与“推进低碳经济”的需求。
1 电动汽车充电站介绍
电动汽车充电站与配电网连接运行后最大的好处就是能够对电网用电实现削峰填谷调节，这样一来就在一定程度上缓解了电网压力，提高了配电系统的利用效率并且拓展了电能消费的终端市场。作为回报，在这个过程中消费者也可利用峰谷电价差从而获得直接的经济收益。即人们可以利用电网夜间用电低谷时对电池进行充电，此时用电量较少，对应电价就相对较低。当白天电网处于用电高峰时，电价达到一天中的最大值，这时人们就可以把电池内的电能以高价售回给电网。电动汽车用户与电网之间的这种互动真正地实现了二者的双赢，既降低了电动汽车的使用费用，又实现了电动汽车对电网调节峰谷、平衡负荷的作用。
任何事物都有两面性，电动汽车充电站在给电网带来好处的同时也存在着一定的弊端。电动汽车充电站内的充电机是一种含有大量电力电子器件的非线性装置，会给电网带来谐波污染，功率因数下降等问题。为了消除这些负面影响，有必要分析电动汽车充电站对电网的电能质量影响并制定相应限制措施[2]。
2充电机分类
目前在电动汽车充电站中使用的充电机按工作原理分主要有3种[3-5]：
2.1第一类充电机
第一类充电机由工频变压器、不可控整流电路、斩波电路与滤波装置组成，其结构图如图1。这种充电机的主要特点是直流侧电压纹波小、动态性能好、采用体积较大的工频变压器、它最大的缺点是充电机谐波电流过大，不适于接入用电小区公用配电网。
图1. 工频充电机结构图
2.2第二类充电机
第二类充电机是由工频变压器、三相不控整流和高频变压器隔离DC-DC变换器及滤波装置组成，其结构图如图2。其特点是直流侧电压纹波小、动态性能好、采用高频隔离使得装置体积较小，这种充电机虽然谐波含量高，但是价格低廉，便于消费者接受，是目前市场上的主流充电机。
图2. 采用不控整流电路的高频充电机结构图
2.3 第三类充电机
第三类充电机由三相PWM整流器和高频变压器隔离DC-DC变换器及滤波装置组成，其结构图如图3。其整流侧采用了PWM整流技术，功率因数较高，谐波成分较低，注入电网的电流总畸变率可以达到5%以下。它也采用高频隔离，减小了装置体积，且变换效率较高。尽管这种充电机在技术上有很多优越性，但是由于采用了PWM技术大大增加了生产成本，目前还难以得到广泛应用。
图3. 采用PWM整流电路的高频充电机结构图
3 充电机引起的电能质量问题
以市场上应用最为广泛的采用不控整流电路的高频充电机为例，分析其对配电网电能质量产生的影响。根据已有的研究经验表明，电动汽车充电机配电网的电能质量影响主要体现在谐波污染方面。
采用最常用的6脉动整流桥电路作为充电机的整流电路。以a相为例，流过变压器二次侧的非正弦波电流进行傅立叶级数分解后可得：
由此可以看出，充电机的输出电流中仅含有6k 1 （k=1，2，3 ）次谐波，不含3的倍数次谐波，也不含有偶数次谐波。且高次谐波的幅值与其谐波次数成反比，谐波次数越高，其谐波电流越小[6]。
由于电动汽车充电站连接着城市电网运行，其产生的谐波污染必定会对配电网造成很多不利影响，主要体现在：
1）对于变压器：谐波电流会增加变压器的铜耗及杂散损耗，谐波电压则会增加铁耗，谐波的注入还将增大变压器的噪声。
2）对于电能表：电能表在计费时会将谐波当做有功功率，增加用户电费支出。
3）对于电子设备：谐波较高时会导致计算机等电子设备发生误动作，从而使得正常运行受到影响。
4）对输电线路：增加了线路损耗及发热量。
5）对于继电保护装置：某些由序分量过滤器组成启动元件的继电保护装置对谐波电流比较敏感，正常工作易受到干扰。
6）对于补偿电容器组：谐波电流注入引起的发热量与电压升高会使得电容器使用寿命大大缩短。
谐波的产生和传播是电力系统的公害，它会极大地恶化电网电能质量并对各种电力设备的正常运行状态造成干扰，必须采取措施加以限制。
4充电站谐波治理措施
4.1采用APF有源电力滤波器
将有源电力滤波器用于充电站谐波治理的基本思想是从电动汽车充电机产生的谐波电流中检测出谐波电流分量，由补偿装置产生一个与该分量大小相等而极性相反的电流分量去抵消它，从而使得流入电网的电流中只含有基波分量。APF装置具有动态响应速度快，补偿功能多样化，可抑制闪变并补偿无功的特点，且其补偿特性不受电网阻抗的影响，完全由自身运算与控制电路来决定。
图4是把APF有源电力滤波器用于电动汽车充电站谐波治理的结构图，10kV电压等级的电网经过10/0.38kV的变压器为工作电压为380V的电动汽车充电站供电。其工作工程大致如下：主控制器将通过CT采集到的谐波电流信号传送给指令电流运算电路，以检测出补偿对象中的谐波和无功电流等分量，根据这些信号量，电流跟踪控制电路将产生相应的PWM控制信号控制驱动电路中相应的IGBT开关和通断，然后通过主电路产生与检测到的电流谐波分量大小相等，方向相反的电流分量去抵消充电机产生的谐波电流，从而实现了滤除谐波的功能。理想状态时，图中APF产生的补偿电流iC将与充电站产生的电流谐波分量iLh在方向上完全相反，在数值上恰好相等。
从上式可以看出5，7，17，19次谐波被抵消，剩下的谐波分量只有12k 1次。与6脉动桥式整流电路同理，12脉动桥式整流电路电流各次谐波的有效值与其次数成反比，即次数越高，其有效值越小，这样对于滤除谐波就越有利[9-10]。
4.3 增加动态无功补偿装置
系统承受谐波的能力可以用 来反映，其中 为电网电压， 为总的谐波电流有效值。从此式可以看出，当增加如静止无功补偿器（SVC）或静止无功发生器（SVG）等动态无功补偿装置后，伴随着无功补偿装置对注入电网无功的动态调节作用，在电网电压不变的情况下，电网可容许的总的谐波电流最大有效值也在增加，即提高了电网承受谐波的能力[11-12]。
4.4 采用功率因数校正技术
在充电机端安装升压型有源功率因数校正装置，可以提高功率因数并降低电流谐波含量的有效手段。功率因数 可以表示为式（9）：
（9）
式中， 为基波因数； 为位移因数；则加装功率因数校正装置后，提高功率因数变可提高基波因数 ，从而提高基波分量在电流中所占比例，即减小了谐波分量的含有率，达到了减小谐波的效果。在理想情况下，有源功率因数校正装置能将功率因数校正至0.99附近，此时谐波含量显著减小。
4.5 选择充电站由容量较大的电源系统供电
当为电动汽车充电站供电的系统容量增大时，无论是从谐波源还是从低压母线侧为端口看出去，其等值阻抗值均降低，整流装置产生的谐波在变压器高、低压侧的电压畸变率均降低，同时系统谐振点向频率更高的方向移动[13-14]。
5 结语
综上所述，电动汽车充电站接入智能用电小区配电网后会对电能质量造成严重的负面影响，主要体现在常见高频充电机中采用的6脉动整流电路会产生 次谐波。鉴于未来坚强智能电网建设对电能质量的要求更为严格，必须采取相应措施对电动汽车充电站产生的谐波加以限制从而保障为用户优质供电。本文通过分析论证了为电动汽车充电站装设有源电力滤波器（APF）、采用12脉动桥式整流电路、增加动态无功补偿装置、应用功率因数校正技术以及选择由较大的电源系统给充电站供电等措施都是治理谐波影响的有效手段。
参考文献
[1] 陈玉进.电动汽车充电设备特点及对电网影响探讨[J]. 湖北电力，2009，33（6）：48-50.
[2] Steven L. Plug-in hybrid electric vehicles and the vermont grid： a scoping analysis[R]. Vermont： University of Vermont Transportation Center， 2007.
[3] 黄梅，黄少芳，姜久春.电动汽车充电站接入电力系统的谐波分析[J].北京交通大学学报，2008，32（5）：85-88.
[4] 雷黎，刘权彬.电动汽车使用对电网负荷曲线的影响初探[J]. 电网技术，2001（1）：37-39.
[5] 牛利勇，姜久春，张维戈.纯电动公交充电站谐波分析的模型方法[J]. 高技术通讯. 2008.18（9）：953-957.
[6] 李娜.不同类型充电机组成充电站接入系统的谐波研究[D]. 北京：北京交通大学，2008.
[7] 黄少芳.电动汽车充电站谐波问题的研究[D]. 北京：北京交通大学， 2008.
[8] 陈新琪，，胡文堂等.电动汽车充电站对电网的谐波影响分析[J].中国电力，2008，41（9）：31-36.
[9] 卢艳霞，张秀敏，蒲秀文.电动汽车充电站谐波分析[J]. 电力系统及其自动化学报，2006，18（3）：51-54.
[10] Stanton W H. Impact of plug-in bybrid vehicles on the electric grid[R]. Tennessee： Oak Ridge National Laboratory，2006.
[11] Parks K， Denholm P， Markel T. Costs and emissions associated with plug-in hybrid electric vehicle charging in the xcel energy colorado service territory[R]. Colorado ： National Renewable Energy Laboratory， 2007.
[12] Jason W， Lincoln P. Impact of plug-hybrid electric vehicles on california’s electricity grid[D]. North Carolina： Duke University， 2009.
[13] 蒋浩.电动汽车充电站谐波的抑制与消除[J]. 广东电力， 2010，23（8）：15-19.
[14] 康继光，卫振林，程丹名，等. 电动汽车充电模式与充电站建设研究[J]. 电力需求侧管理，2009， 11（5）： 64-66.
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谐波治理范文5
Abstract: As power electronics technology widely used in electrical equipment and other non-linear loads increase, harmonic wave pollution in distribution network is more and more serious, which has threatened its own power grid and electrical equipment safety and economic operation. To this end, harmonic analysis and the comprehensive management have increasingly become the subjects of rural workers. Governing harmonics well, not only can reduce the power loss, but also could extend equipment life, improve the electromagnetic environment, improve product quality. In this paper, started with the characteristics and nature of harmonics, combined with the relevant standards of harmonics, the basic principle, function and accuracy requirements of harmonic measuring instruments are introduced, the purpose is to have a more comprehensive understanding of harmonic measurement, monitoring and management to facilitate the comprehensive management of harmonics.
关键词：配电网；谐波；特点；测量；危害；治理
Key words: distribution network; harmonic wave; characteristics; measure; hazard; treatment
中图分类号：TM72 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0122-01
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谐波。
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。
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，其中产生谐波最多位于用电环节上。
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%。
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入通讯系统，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，会影响人体的大脑与心脏。
4配电网谐波治理的对策
既然谐波存在多方面的危害，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：
4.1 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。
4.2 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。
4.3 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。
谐波治理范文6
关键词：电网，谐波治理，无功补偿
1引言
随着我国工业生产和人民生活对电能的依赖性日益增加，当前各类用电设备无论从数量上还是从种类上来说，都较过去有了明显的增多，这一方面促进了我国电网的发展，但同时也给电力系统的稳定运行造成巨大的压力。在当前电力系统所面临的各种挑战当中，功率因数降低和谐波污染是其中比较严重的问题。
2谐波治理与无功补偿的意义
当前电网中的电力设备无论从规模上还是从数量上都比过去有了明显增多，同时电力用户的用电设备数量也急剧增多，这一方面反映了我国经济社会发展水平的进步，但同时也给电网造成了一定的污染，影响到了电能质量，甚至还可能给电力系统的安全稳定运行带来威胁。以上所说的污染主要表现为谐波和无功电流两大类，所以对电网进行谐波治理和无功补偿就显得尤为重要。下面将从三个方面对谐波治理与无功补偿的意义进行探讨：（1）当前人民对电能需求不仅仅表现量上，还表现在质上，而电网中谐波和无功电流的存在无疑是影响电能质量提高的一个主要因素。因此，为了实现给用户提供低谐波、低无功电流的高质量电能的目的，就要求必须对当前电网进行谐波治理和无功补偿。（2）加强谐波治理和无功补偿技术的研究与应用，不仅可以有效降低电力设备的损耗，同时还可以有效推动相关电力技术的发展，如电力电子技术的发展进步就与谐波治理及无功补偿技术的发展是相互促进的。（3）在当前背景下，无谐波普遍被认为是实现"绿色电网"的重要标志之一，因此加强谐波治理可以被认为是维持"绿色"环境的一种重要技术手段。综上所述，对电网谐波治理和无功补偿技术的研究和应用具有深远的理论意义和现实意义，应该引起相关部门和技术人员的充分重视。
谐波和无功电流是造成当前电网污染的两个主要表现形式，但它们二者之前存在着密切的联系，导致谐波治理与无功补偿技术间也联系紧密，这种密切的关系可以表现为以下三点：（1）如果电网中含有谐波，则无功功率的定义和谐波之间有着密切的联系，谐波在其本身造成影响的同时，也会对负载以及电网的无功功率产生影响；（2）经过实践研究发现，当前电网中的各种主要谐波源的功率因数都较低，它们本身就要消耗大量的无功功率，谐波的产生与无功功率的消耗往往是在同一个设备上伴随发生；（3）因为谐波产生和无功功率消耗之间的密切联系，使得很多设备在抑制谐波的同时也能起到对无功功率补偿的作用，如无源滤波器（Passive filter）、有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）等等。此外，高功率因数整流器不仅能抑制谐波，还可以提高功率因数。
3谐波治理原理
1.基于动态消谐无功补偿技术的谐波治理
基于动态消谐无功补偿技术的谐波治理主要通过采用动态消谐无功补偿器（如图所示）来实现，而动态消谐无功补偿器则主要由主控单元、检测单元、投切执行单元和调谐电容器组成。其中，检测单元主要负责对电力系统中的电压值和电流值进行实时检测，并根据检测结果对系统所需的谐波成分、无功功率、电流以及电压的有效值等控制参量进行计算；主控单元负责根据检测结果进行逻辑判断，并根据判断结论向投切执行单元发出相应的控制指令；投切执行单元则根据主控单元发来的控制指令来对调谐电容器的投切加以控制；调谐电容器内含电抗器，它可以实现对负载无功功率的动态跟踪补偿。在动态消谐无功补偿器中，主控单元通过采用先进的零过度过程可以实现对调谐电容器的瞬时投入和切出，整个投切过程无暂态扰动，从而有效地确保了无功补偿的动态实时性。此外，采用动态消谐无功补偿器还可以有效避免涌流冲击和操作过电压的出现，从而有效降低了投切过程对晶闸管和电容器的电应力冲击。
2.基于有源滤波器的谐波整治原理
与其他谐波治理装置相比，APF不仅可以实现对电力谐波的动态抑制和对系统无功功率的动态补偿，它还可以实现对三相不平衡的校正，是一种效果非常显著的新型电力电子装置。该装置主要由谐波检测环节、控制系统、主电路以及耦合变压器等四个部分构成。在该APF进行工作时，首先需要依靠检测环节对电网中的谐波进行检测，然后根据检测结果生成需要补偿的谐波参考值，最后由控制系统根据生成的参考值产生相应的脉冲，并由控制电路产生补偿电流或者电压跟踪已生成的参考值实施补偿。
4无功补偿技术的主要应用方式
随着我国电网规模的日益扩大，其所面临的无功损耗问题也日益严重，如果不对其进行控制，则势必会对电能质量产生极大的影响。应用无功补偿技术不仅能够抑制谐波，而且还能降低电力设备的损耗，同时起到改善电能质量的目的。就目前电网中无功补偿技术的应用来看，大致包括以下几种：
1.真空断路投切电容器
这种装置的优势是操作简单，而且使用成本较低，因而在当前各种无功补偿技术中来说，应用地也最为广泛。但在使用过程中，合闸时将可能引发比较高的电压产生，所以很容易造成装置损坏。此外，应用该设备时还需要对投切次数加以控制，如果投切次数过多，就可能会缩短设备的使用年限。
2.可控饱和电抗器
利用该装置可以对回路电流进行改变，具体改变程度则视设备的饱和情况而定。通常来说，使用该装置可以使负载设备运行过程中产生的无功功率被感性电流所替代，以达到运行的平衡。采用可控饱和电抗器的优点是可以长期使用，补偿装置的寿命比较长，缺点是会造成较大的设备损坏，同时它还会产生较大的噪声污染。
3.有源滤波器
在电力系统中，APF的使用主要是为了产生与谐波相反的电流，目的是与谐波互相抵消以达到无功补偿的目的。APF的应用不仅可以实现动态跟踪补偿，而且可以避免谐振问题的出现，缺点是APF的使用成本较高，难以在电网及各用电企业中进行广泛的推广和应用。
5结束语
随着电网规模的日益扩大，电网中各种电力电子设备的数量也日益增多，由此所带来的谐波污染也进一步加剧，同时还消耗了大量的无功功率，导致电能质量越来越差。因此，为了提高电能质量，确保电力系统得以正常稳定运行，对电网谐波治理和无功补偿技术的研究还必须进一步深入。
参考文献
[1]刘金凤.探讨电网谐波治理和无功补偿技术[J].建筑与文化，2013，（10）：508
