三次諧波對(duì)電能計(jì)量及中性線的影響

王慶龍

摘 要：三次諧波不僅會(huì)降低電力設(shè)備的使用壽命，而且會(huì)增加電能消耗。此外，還將嚴(yán)重影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至可能造成安全事故，嚴(yán)重影響議會(huì)的正常發(fā)展和人民的正常生活生產(chǎn)活動(dòng)。本文三次諧波對(duì)電能計(jì)量及中性線的影響進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：三次諧波;電能計(jì)量;中性線;影響

0 前言

電能計(jì)量系統(tǒng)是供、用電雙方發(fā)生經(jīng)濟(jì)糾葛的根本“中介”，其工作準(zhǔn)確性牽涉到經(jīng)濟(jì)利益。電能計(jì)量系統(tǒng)由TV、TA、計(jì)量二次回路和電能表等組成。根據(jù)電能計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，諧波條件下的計(jì)量誤差具有增大趨勢(shì)。

1 各類(lèi)電能計(jì)量模式分析

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外系列標(biāo)準(zhǔn)雖然關(guān)注到諧波問(wèn)題，但未出臺(tái)具體的針對(duì)諧波電能計(jì)量的方法。因此，要確立諧波環(huán)境下的合理化計(jì)量模式，首先對(duì)現(xiàn)存計(jì)量方式進(jìn)行分析?，F(xiàn)電能計(jì)量模式有3種。

a.基波計(jì)量模式。特點(diǎn)是只計(jì)量用戶(hù)消耗的基波功率，采用基波電能表。在這種模式下，CVT對(duì)諧波的不適應(yīng)不會(huì)影響到計(jì)量系統(tǒng)整體。

b.全波計(jì)量模式。特點(diǎn)是能將基波和諧波統(tǒng)統(tǒng)計(jì)入電費(fèi)（理論上），采用寬頻響應(yīng)型電能表。這是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)計(jì)量的主流模式。

c.基波、諧波單獨(dú)計(jì)量模式。即安裝2種表計(jì)，以基波表測(cè)量基波功率消耗，以諧波表測(cè)量發(fā)出或吸收的諧波功率。

事實(shí)上，3種計(jì)量模式并無(wú)明顯區(qū)別（不同類(lèi)型負(fù)荷對(duì)應(yīng)的最合理模式不同）。如：針對(duì)發(fā)熱性負(fù)荷，因其基波和諧波有功均被利用，擇定全波計(jì)量最為合理;對(duì)于電機(jī)用戶(hù)，因其做功大小只與基波電能有關(guān)，擇定基波計(jì)量相對(duì)公平。隨著電力使用面的不斷拓展，電網(wǎng)中非線性負(fù)荷也日趨復(fù)雜。

對(duì)于這些用戶(hù)的計(jì)量模式選擇相對(duì)困難：①若僅考慮計(jì)量需要，因非線性用戶(hù)也吸收諧波，采用全波計(jì)量是首選;②非線性用戶(hù)往往向電網(wǎng)注入新的諧波，為懲罰考量，采用基波、諧波單獨(dú)計(jì)量模式更契合供電公司維護(hù)電網(wǎng)安全的需要。具體選擇哪一種模式，需要根據(jù)不同時(shí)段的管理做出決策。

2 三次諧波的基本概念

在我國(guó)的供電系統(tǒng)中，人們對(duì)220V，50Hz電力使用最為廣泛。在通常情況下，其電壓波形與電流波形均為正弦波。但是隨著社會(huì)的不斷前進(jìn)與發(fā)展，社會(huì)發(fā)展與人民的生活與生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)電能的需求也在日益加大，與此同時(shí)，各種各樣的電器也走進(jìn)了人們的生活中，并獲得了廣泛的使用，這其中就包括了非線性負(fù)荷電器，這會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的電流與電壓發(fā)生一定的變化。在對(duì)電力系統(tǒng)的。電流與電壓波形進(jìn)行傅里葉分解時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中還夾雜了150赫茲的交流正弦波。由于150赫茲的交流正弦波在數(shù)量上是50赫茲的三倍，我們將其稱(chēng)為三次諧波。

3 三次諧波對(duì)電能計(jì)量與中性線的影響

3.1 三次諧波對(duì)電能計(jì)量的影響

電能計(jì)量裝置通常分為兩種，一種是電磁式互感器的電能計(jì)量裝置，另一種是電容式互感器的電能計(jì)量裝置。在發(fā)生三次諧波污染的情況下，會(huì)使得電磁式互感器電能計(jì)量裝置發(fā)生磁滯或飽和現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致電能計(jì)量誤差現(xiàn)象的發(fā)生。而電容式互感器電能計(jì)量裝置由于幅頻特性與相頻特性，無(wú)法保證對(duì)三次諧波測(cè)量的準(zhǔn)確性。總而言之，三次諧波污染會(huì)對(duì)電能計(jì)量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利的影響。

3.2 三次諧波對(duì)中性線的影響

隨著時(shí)代的發(fā)展，各種各樣的變頻家電走進(jìn)了人們的日常生活當(dāng)中，例如，變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)以及微波爐等。這些變頻電器都是非線性負(fù)載，而且在運(yùn)行過(guò)程中三次諧波分量占有很大的比重，與此同時(shí)，還帶來(lái)了嚴(yán)重的三次諧波污染。這不僅會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的損耗大大增加，對(duì)于三相四線制系統(tǒng)以及三相五線制系統(tǒng)中，損耗尤為明顯，而且還會(huì)導(dǎo)致中性線的負(fù)載也加大。這對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全有著極為不利的影響，甚至?xí)?dǎo)致安全事故的發(fā)生。

4 三次諧波污染的防治措施

4.1 三次諧波濾波器的使用

在對(duì)三次諧波污染進(jìn)行防治的過(guò)程中，可以充分利用濾波器來(lái)對(duì)諧波電壓或諧波電流進(jìn)行濾除。在使用濾波器對(duì)三次諧波污染進(jìn)行防治的實(shí)踐過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)濾波器與三次諧波源頭的距離與防治效果具有很大的關(guān)聯(lián)，而且距離越近，效果越好。另外，并聯(lián)型的三次諧波濾波器不僅可以有效的降低三次諧波電流，而且還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三次諧波電壓的降低。因此，通過(guò)在非線性負(fù)荷較大的供電點(diǎn)并聯(lián)三次諧波濾波器，可以在一定程度上減輕諧波污染帶來(lái)的危害。

4.2 帶中性線低壓供電系統(tǒng)

對(duì)帶中性線低壓供電系統(tǒng)進(jìn)行三次諧波污染的防止措施主要有以下幾種：a.采用被動(dòng)式串聯(lián)型的濾波器。這種方式雖然對(duì)三次諧波污染的治理上具有一定的效果，但是，也會(huì)引發(fā)低壓母線電壓上升的現(xiàn)象。除此之外，還會(huì)引起中性線阻抗的上升。這些問(wèn)題不僅會(huì)導(dǎo)致接地故障保護(hù)功能不能得到充分的發(fā)揮與展現(xiàn)，而且還會(huì)在一定程度上制約電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的提升。b.改變Satons變壓器繞組接法的方法。這種方法對(duì)于降低高壓側(cè)的三次諧波有著顯著的效果。但是該方法在使用時(shí)必須嚴(yán)格要求三相負(fù)荷的完全相同，在實(shí)現(xiàn)上具有一定的難度與復(fù)雜性。c.可以采用中性線的有源濾波器和雙接線的變壓器，例如雙接地線的變壓器既可以充當(dāng)隔離變壓器，也可以充當(dāng)供電變壓器，從而使三次諧波得到消除，這種方式主要應(yīng)用于三項(xiàng)式負(fù)荷。

5 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷飛速發(fā)展的趨勢(shì)下，人們對(duì)電網(wǎng)的安全性以及穩(wěn)定性也提出了新的要求，同時(shí)也是新的標(biāo)準(zhǔn)。但是，隨著社會(huì)發(fā)展與人民的生活與生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)電力需求的不斷上升，也帶來(lái)了嚴(yán)重的三次諧波污染，三次諧波污染有著巨大的危害，嚴(yán)重影響著社會(huì)的前進(jìn)以及人們的正常生活與生產(chǎn)活動(dòng)。因此，本文開(kāi)展三次諧波對(duì)電能計(jì)量及中性線的影響有著極為重要的意義。一方面，電力企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)三次諧波污染防治的重視程度。另一方面，電力企業(yè)應(yīng)充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來(lái)對(duì)三次諧波污染進(jìn)行有效的防治。這不僅對(duì)于有效保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性有著重要的意義，而且對(duì)于電力企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展也有著深遠(yuǎn)的影響。

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