關(guān)于電力電子裝置諧波問題的綜述

2 諧波的危害

諧波對公用電網(wǎng)的危害主要包括：

1）使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸變電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過中性線時，會引起線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)；

2）影響各種電氣設(shè)備的正常工作，除了引起附加損耗外，還可使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過熱，使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致?lián)p壞；

3）會引起公用電網(wǎng)中局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故；

4）會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，并使電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確；

5）會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。

3 諧波的管理原則

要提高電能質(zhì)量，必須加強(qiáng)對諧波的管理。本著限制諧波源向公用電網(wǎng)注入諧波電流，將諧波電壓限制在允許范圍內(nèi)的原則。首先要掌握系統(tǒng)中的諧波源及其分布，限制其諧波在允許范圍內(nèi)方可入網(wǎng)，未達(dá)標(biāo)的必須采取治理措施，以防諧波擴(kuò)散。為此國際電工委員會（IEC）和美國IEEE都有推薦標(biāo)準(zhǔn)，如IEEE規(guī)定的電流諧波極限標(biāo)準(zhǔn)見表1。我國結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際水平并借鑒其他國家標(biāo)準(zhǔn)制定的電壓正弦波形畸變率規(guī)定見表2。

表1 諧波電流極限值（IEEE519－1992規(guī)定）

表2 電壓正弦波形畸變率限值

4 諧波的綜合治理

目前，我國電力系統(tǒng)對諧波的管理呈現(xiàn)“先污染，后治理”的被動局面，所以如何綜合治理已經(jīng)成為一個迫在眉睫的研究課題。

關(guān)于“綜合”的內(nèi)涵，有人認(rèn)為用范圍廣泛、普遍推廣來描述；也有人認(rèn)為用集合的、一體化的來表述更實(shí)際；筆者認(rèn)為綜合治理的工作應(yīng)包含以下兩方面:

——加強(qiáng)科學(xué)化、法制化管理；

——采取有效技術(shù)措施防范和抑制諧波。

4.1 加強(qiáng)科學(xué)化、法制化管理

主要從兩個方面加強(qiáng)管理：

——普遍采用具有法律約束和經(jīng)濟(jì)約束的手段，改變先污染后治理的被動局面，即應(yīng)該嚴(yán)格按照各類電力設(shè)備、電力電子設(shè)備的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的諧波含量指標(biāo)，對其進(jìn)行評定，如果超過國家規(guī)定的指標(biāo)，不得出廠和投入電力系統(tǒng)使用；

——供電部門應(yīng)從全局出發(fā)，全面規(guī)劃，采取有力措施加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督與管理，一方面審核尚待投入負(fù)荷的諧波水平，另一方面對已投運(yùn)的諧波源負(fù)載，要求用戶加裝濾波裝置。

4.2 采取有效的技術(shù)措施

目前解決電力電子設(shè)備諧波污染的主要技術(shù)途徑有兩條：

——主動型諧波抑制方案即對電力電子裝置本身進(jìn)行改進(jìn),使其不產(chǎn)生諧波,或根據(jù)需要對其功率因數(shù)進(jìn)行控制；

——被動型諧波抑制方案即諧波負(fù)載本身不加改變，而是在電力系統(tǒng)或諧波負(fù)載的交流側(cè)加裝無源濾波器（PF）、有源濾波器（APF）或者混合濾波器（HAPF）等裝置，通過外加設(shè)備對電網(wǎng)實(shí)施諧波補(bǔ)償。