电网谐波的产生原因及治理方法

前言

电能是当代主要的能源形式，用电问题也日益显现。如今，用电负荷日趋复杂化和多样化，相应的，带来的各种静态电磁干扰问题成为用户关注的焦点。计算机，微处理器电子和电气设备被大量使用，这些设备对电力系统中暂态问题的灵敏程度和对供电可靠性的依赖程度也变得越来越高。因为这些问题，电能质量不可避免成为了如今的电力问题的关键。

1 电能质量概述

电能质量是指供电系统的电压、频率和波形符合既定规范的程度。良好的电能质量可以定义为电源电压稳定在规定范围内，交流频率稳定接近额定值，电压曲线波形平滑（类似正弦波）。电能质量差的原因有很多，谐波就是其中之一。

2 谐波的产生

电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。

(1)电源端产生的谐波

发电机的三相绕组在制作上很难做到对称，由于制作工艺影响，其铁心也很难做到的均匀一致，加上发电机的稳定性等其他一些原因，会产生一些谐波，但一般来说相对较少。

(2)输配电过程产生的谐波

电力变压器是输配电过程中主要的谐波来源，由于变压器的设计需要考虑经济性，其铁心的磁化曲线处于非线性的饱和状态，使得工作时的磁化电流为角顶型的波形，因而产生奇次谐波。较高的变压器铁心饱和程度使得其工作点偏离了线性曲线，产生了较大的谐波电流，其奇次谐波电流的比例可以达到变压器额定电流的0.5%以上。

(3)电力设备产生的谐波

1)整流晶闸管设备。由于整流晶闸管广泛应用在开关电源、机电控制、充电装置等许多方面，给电网带来了相当多的谐波。据统计，由整流设备引起的谐波将近达到全部谐波的40%，是谐波的一个主要来源。

2)变频设备。电动机、电梯、水泵、风机等机电设备中常用的变频设备，因为大部分是相位控制，其谐波成分比较复杂，除了整数次的谐波成分外，还含有一定分数次的谐波成分，变频设备的功率一般较大，其广泛应用对电网造成的谐波也越来越多。

3)气体放电类电光源。气体放电类电光源如高压钠灯、高压汞灯、荧光灯以及金属卤化物灯等，其伏安特性的非线性相当严重，有的电光源还具有负伏安特性，这些都会给输电网带来奇次谐波成分。

4)家用电器设备。在空调器、冰箱、洗衣机、电风扇等含有绕组的用电设备中，由于不平衡电流的变化也能使电源波形发生改变。另外，计算机、电视机、温控炊具、调光灯具等，因其具有一定的调压整流功能，也会产生高次的奇次谐波成分。这些家用电器设备也成为谐波的一个主要来源。

5)其他用电设备。

3 谐波的治理

为了应对日益复杂的谐波补偿问题，随着电力电子技术的发展而产生的有源滤波器逐渐被广泛应用。有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）是一种用于动态治理谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。有源滤波器之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源（用以补偿主电路的谐波），其应用可克服LC滤波器等传统的谐波治理和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。

谐波治理原理图

     

滤波器产品介绍

4 结束语

ANAPF板载式有源滤波装置在原有立柜、抽屉、壁挂式产品基础上，进一步缩小了体积并减轻重量；由于其采用了高集成化模块设计，后期维护变得更加轻松、便利，而且治理效果也更显著。其不仅能治理谐波，也能补偿无功：地治理谐波，可改善电能质量使设备误动作率大大降低，从而提高电气设备利用率和产品合格率，既保证了电网运行，又能降低用户的电力损耗；而地补偿无功，使功率因数高达0.98以上，则避免了用户因功率因数不足而被罚款，也为用户带来了可观的经济收益。由此可见，选用ANAPF板载式产品，对电网设施和用户设备都有大的益处，可以说是实现了供用电双方的共赢。

选用电能质量设备就是为了保证可靠的运行，延长供电系统中其他电力设备的使用寿命及提高系统的可靠性。总的来说，解决电能质量问题是要有正确的理念，使整个供电系统达到一个环保的、高标准的环境运行。

电能质量问题不能理解为用某一种产品（有源滤波器或者静止无功发生器）就可以解决问题，要整体考虑，我们比较大大的优势就是和设计师、客户共同讨论，找到解决企业电能质量的问题，然后用系列的电能质量产品实施解决，实现多赢！                                                                                       

审核编辑：汤梓红