淺談諧波測(cè)量分析計(jì)算

李佳明+張梓欣

摘 要：隨著電能質(zhì)量工作的開(kāi)展，諧波監(jiān)測(cè)處于積累資料快速發(fā)展的階段，首先認(rèn)識(shí)諧波，了解諧波的危害。列舉典型現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)例，諧波測(cè)試分析計(jì)算方法。并對(duì)系統(tǒng)狀況及用戶(hù)種類(lèi)，今后如何開(kāi)展諧波質(zhì)量監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)電能質(zhì)量的監(jiān)督管理。

關(guān)鍵詞：諧波；諧波源；PCC點(diǎn)；畸變率

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。電力的需求越來(lái)越大，用電設(shè)備種類(lèi)繁多。伴隨增供擴(kuò)銷(xiāo)工作的開(kāi)展，首先要保證電力商品的質(zhì)量，這就要加強(qiáng)電能質(zhì)量的技術(shù)監(jiān)督和管理。諧波質(zhì)量是電能質(zhì)量的重要一項(xiàng)。很多非線(xiàn)性負(fù)荷，都會(huì)使其電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波電流，對(duì)電網(wǎng)造成“污染”。尤其黑河網(wǎng)新上了多家煉硅廠、煉鋼廠，其使用的電弧爐、中頻爐是較大的諧波源，讓我們來(lái)認(rèn)識(shí)諧波，加強(qiáng)對(duì)諧波源的治理。

1 諧波定義

供電系統(tǒng)諧波的定義是對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱(chēng)為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱(chēng)為諧波次數(shù)。諧波實(shí)際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。

2 實(shí)例分析

愛(ài)輝鋼廠投產(chǎn)時(shí)，由于沒(méi)有進(jìn)行諧波測(cè)試，也沒(méi)有安裝抑制諧波的裝置，致使其投產(chǎn)一個(gè)多月就將其他用戶(hù)的電表、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備燒損，造成了不可彌補(bǔ)的損失?，F(xiàn)就其諧波測(cè)試計(jì)算分析如下。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)確立

PCC點(diǎn)在鋼廠變壓器二次。標(biāo)稱(chēng)電壓為380V，故諧波電壓按國(guó)標(biāo)380V電壓標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，如表5。PCC點(diǎn)短路容量經(jīng)計(jì)算為6.59MVA（由于計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，在此省略），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的諧波電流允許值是基準(zhǔn)短路容量為10MVA下的標(biāo)準(zhǔn)，按公式（1）換算的標(biāo)準(zhǔn)如表1。

2.2 測(cè)試結(jié)果

愛(ài)輝鋼廠是中頻爐，其整流裝置是典型的諧波源。于7月8日進(jìn)行了治理前的諧波測(cè)試，安裝抑制諧波裝置后于7月27日進(jìn)行驗(yàn)收，前后測(cè)試結(jié)果按最大值一相對(duì)比，諧波電壓見(jiàn)表2，諧波電流見(jiàn)表3。

2.3 結(jié)論

治理前，表2與表3比較看，諧波電壓的總畸變率和奇次諧波電壓含有率均超標(biāo)，偶次諧波電壓含有率沒(méi)有超標(biāo)。表3與表1對(duì)比，諧波電流值幾乎都超標(biāo)。治理后，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。安全投入運(yùn)行。

由此看出，諧波電流超標(biāo)是產(chǎn)生諧振，燒損其他用戶(hù)電氣設(shè)備的主要原因。諧波監(jiān)測(cè)是非常重要的，尤其是非線(xiàn)性用電設(shè)備入網(wǎng)投運(yùn)前，必須進(jìn)行諧波測(cè)試，并且配套的抑制諧波裝置應(yīng)與主設(shè)備同時(shí)投產(chǎn)，減少影響其他電氣設(shè)備的使用壽命，避免因系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)，引起諧振而燒損其他電氣設(shè)備，甚至對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 諧波測(cè)量方法

由于電力系統(tǒng)諧波源的多樣性和多變性，使諧波測(cè)量方法必須根據(jù)測(cè)量對(duì)象不同而有所區(qū)別，再加上電網(wǎng)中的諧波大小不僅隨諧波源運(yùn)行工況而變化，而且隨電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變而變化，這使得諧波電壓和電流測(cè)量結(jié)果帶有一定的隨機(jī)性和分散性。測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)該用統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行處理。

3.1 測(cè)量方式的確定

一般電網(wǎng)在較小運(yùn)行方式時(shí)諧波電壓含量較大，諧波對(duì)電網(wǎng)的影響相對(duì)較為嚴(yán)重，所以盡量選擇電網(wǎng)正常供電可能出現(xiàn)的最小運(yùn)行方式下，并且選取諧波源工作周期中產(chǎn)生較大諧波的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行。

3.2 諧波的監(jiān)測(cè)

應(yīng)對(duì)諧波電壓比較嚴(yán)重的電網(wǎng)公用連接點(diǎn)，接有對(duì)諧波影響比較敏感的重要設(shè)備點(diǎn)，可產(chǎn)生較大諧波電流的非線(xiàn)性用戶(hù)或用電設(shè)備，安裝諧波電壓（或電流）監(jiān)測(cè)儀或報(bào)警儀。

3.3 諧波的專(zhuān)門(mén)測(cè)量

當(dāng)容量較大的非線(xiàn)性用電設(shè)備、并補(bǔ)電容器組（或?yàn)V波器）和大型發(fā)電設(shè)備投運(yùn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行諧波的專(zhuān)門(mén)測(cè)量，以確定其接入電網(wǎng)前后的諧波狀況，諧波源的實(shí)際諧波發(fā)生量，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響情況。

結(jié)束語(yǔ)

諧波測(cè)量是電能質(zhì)量監(jiān)督管理的重要項(xiàng)目，諧波管理應(yīng)該列到日程上來(lái)。隨著檢測(cè)手段的更新，新購(gòu)儀器的充分利用，工作中不斷學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)，必將會(huì)提高諧波監(jiān)督的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]張直平等.城市電網(wǎng)諧波手冊(cè)[M].中國(guó)電力出版社，2001.endprint