諧波治理各各種方案對比分析

諧波治理的目的包括：

1. 滿足電力公司對諧波電流發(fā)射的限制要求

2. 釋放變壓器的有效容量，提高變壓器的效率

3. 提高配電系統(tǒng)(包括無功補償裝置、繼電保護器、電纜等)的可靠性

4. 為企業(yè)內(nèi)的各類設(shè)備提供質(zhì)量優(yōu)良的電能，保證制造系統(tǒng)的穩(wěn)定運行

人們對諧波的危害已經(jīng)十分熟悉，很多企業(yè)也開始重視諧波的治理。諧波治理的目的不同，所采取的方案也是不同的。因此，在確定諧波治理的方案之前，要明確諧波治理的目的。

企業(yè)在諧波治理方面投資，要達(dá)到的目的如圖所示。

滿足電力公司的要求是企業(yè)進行諧波治理的首要動機。為電力用戶提供合格的電能，是電力公司的責(zé)任。因此，電力公司要對那些可能污染電網(wǎng)的用戶的提出諧波治理的要求。隨著越來越多的企業(yè)對電能質(zhì)量的要求提高，電力公司將對電力用戶進行更嚴(yán)格的要求。

在目前階段，出于后面幾個目的而進行諧波治理的企業(yè)較少。企業(yè)僅在出現(xiàn)了故障現(xiàn)象后，才開始考慮諧波治理的問題。其中，諧波導(dǎo)致無功補償裝置燒毀的情況最為常見。

無論諧波治理的最終目的是什么，其本質(zhì)就是減小負(fù)載(可能是一組負(fù)載)向電網(wǎng)注入的諧波電流，因為諧波電流是諧波問題的根源。只不過，針對不同的目的，控制諧波電流的位置不同，也就是采用的諧波治理方案不同。

諧波治理的策略

按照諧波治理的位置，可以有三個策略。

第一：在高壓母線上治理，采用的設(shè)備是SVC、SVG等。

第二：在變壓器的下端，低壓母線上治理諧波。采用無援濾波器、有源濾波器等。無源濾波器往往會發(fā)出額外的容性無功，這在有些場合是不允許的。

第三：在設(shè)備的電源入口處治理諧波。這稱為就地治理。就地治理是最理想的諧波治理策略。因為，這樣相當(dāng)于將非線性負(fù)載轉(zhuǎn)變成了線性負(fù)載，諧波導(dǎo)致的一切問題都迎刃而解。

大部分發(fā)達(dá)國家按照這個策略開展諧波治理。達(dá)到這個目的的管理措施就是，要求電氣電子設(shè)備滿足相應(yīng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)(例如，GB17625)要求，電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)對諧波電流發(fā)射進行了明確的規(guī)定。

傳統(tǒng)的諧波治理策略

傳統(tǒng)的諧波治理項目大多采用策略1和策略2。

這是因為，企業(yè)進行諧波治理的初衷僅是滿足電力公司的要求，因此，在用策略1和策略2已經(jīng)足夠了。隨著企業(yè)內(nèi)部的自動控制設(shè)備增加，對電能質(zhì)量的要求提高，僅采用策略1和策略2就不能滿足要求了。

企業(yè)要理解諧波治理的深層意義。如果理解了諧波治理是為了獲得良好的電能質(zhì)量，而良好的電能質(zhì)量正是企業(yè)所需要的，就會改變傳統(tǒng)的做法。

治理諧波最理想的位置是在諧波源處。也就是將諧波電流封殺在起源處，根本不允許流入電網(wǎng)。這相當(dāng)于將非線性負(fù)載變成了線性負(fù)載。設(shè)想，如果電網(wǎng)上的負(fù)荷全部是線性負(fù)荷，那里還有諧波問題。保持內(nèi)部電網(wǎng)質(zhì)量的最有效方法就是在諧波源負(fù)載的電源入線處安裝諧波濾波器。

在諧波源處進行諧波治理，就能夠消除諧波帶來的各種隱患。因此，在進行系統(tǒng)設(shè)計時，要盡量考慮就地諧波治理的方法。

順便提一下。對于無功補償，也是主張盡量在負(fù)載處進行補償，以獲得最大的節(jié)能效益。

不同策略的比較

不同的諧波治理策略獲得的好處是不同的。

由于一般的諧波治理方法僅能夠保證治理點的上游具有良好的電能質(zhì)量，因此，治理諧波的位置越靠近下游，通過諧波治理獲得好處越多。這一點是我們需要明確的。

傳統(tǒng)上，企業(yè)僅在變壓器的入口處進行諧波治理。這時，從諧波治理中獲得利益的是電網(wǎng)公司和電網(wǎng)上的其他電力用戶。因為，電力公司的責(zé)任就是為電力用戶提供合格的電能。通過電力公司的努力，電網(wǎng)上的所有用電戶能夠獲得合格的電能。

顯然，這種做法不符合人們的正常思維。企業(yè)投資改善電能質(zhì)量，僅僅是為了其他企業(yè)的利益嗎?難道投資進行諧波治理的企業(yè)自身就不需要合格的電能嗎?

人們犯這個錯誤，是因為缺少有關(guān)諧波的知識。本文的目的就是幫助讀者認(rèn)識諧波治理的內(nèi)涵，通過諧波治理，不僅滿足電力公司的要求，同時企業(yè)自身的利益也有所體現(xiàn)。

不同策略的好處

從上圖，三種諧波治理策略的優(yōu)劣一目了然。通過策略3，可以獲得最大的好處。不僅企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)的質(zhì)量得到保證，而且能夠滿足電力公司的要求。

策略3的本質(zhì)就是對諧波源要就近治理，不讓諧波電流流入內(nèi)部電網(wǎng)。因此，通過實施這種諧波策略，企業(yè)能夠獲得最大利益。

圖示的最后一行中所列出的要求也是企業(yè)不能忽視的。企業(yè)內(nèi)部的設(shè)備需要持續(xù)更新、增加，如果一次性在母線上安裝了固定的諧波治理設(shè)備，當(dāng)負(fù)載的狀態(tài)發(fā)生變化時，需要重新設(shè)計安裝諧波治理設(shè)備，這對于企業(yè)來講，是不經(jīng)濟的。

因此，企業(yè)在制定諧波治理方案時，要著重考慮諧波源的就地治理。

航天科工集團706所正是基于這樣一種觀念，開發(fā)了各種適合于在諧波源治理諧波的設(shè)備。為企業(yè)下一步積極的開展內(nèi)部諧波治理提供了技術(shù)保障。

諧波治理綜合方案

雖然，策略3為我們提供了一個最有效的諧波治理方案，但是這個方案并不是最優(yōu)的。所謂最優(yōu)的方案，要求達(dá)到最高的性價比，也就是：“以最低的諧波治理成本，獲得最大的節(jié)能效益和電磁兼容效益”。

基于這個理念，我們推薦一個先進的諧波治理解決方案。這個方案并沒有機械地采取那個諧波治理策略，而是本著方案最優(yōu)的原則進行綜合治理。這個方案的主要內(nèi)容是：

1. 在較大功率(例如50kW以上)的諧波源負(fù)載處，安裝設(shè)備級的諧波濾波器，消除諧波電流在內(nèi)部電網(wǎng)上造成的風(fēng)險;

2. 較小功率的諧波源負(fù)載，暫且不進行治理，節(jié)省成本;

3. 處理完諧波源負(fù)載的問題后，根據(jù)需要，決定是否需要在低壓母線上進行諧波治理;

4. 最后考慮，是否需要在高壓母線上進行治理。

諧波治理設(shè)備

讀者通過前面的討論，應(yīng)該努力實現(xiàn)一個最優(yōu)的諧波治理方案，使企業(yè)從諧波治理的投資中獲得最大的效益。

圖中所示的四種諧波治理產(chǎn)品就是為了實現(xiàn)最優(yōu)諧波治理方案而開發(fā)的。這四種產(chǎn)品的主要功能如下：

1. HTHF設(shè)備級諧波濾波器：這是一種無源濾波器，特別適合于安裝在諧波源設(shè)備的電源入口處，抑制設(shè)備發(fā)射的諧波電流。3相諧波源設(shè)備安裝HTHF后，可以使總諧波電流畸變率THID8%。

2. PSW有源濾波器：有源濾波器既可以安裝在諧波源設(shè)備的電源入口處，也可以安裝在低壓母線上，但是安裝在諧波源負(fù)載的電源入口處往往性價比較低。有源濾波器能夠保證諧波電流畸變率小于5%。

3. MSVC高壓諧波濾波器：采用磁控電抗器(MCR)技術(shù)，與TCR技術(shù)相比，具有可靠性高、價格低、維護簡單的優(yōu)點。不僅濾除高壓母線上的諧波電流，而且動態(tài)調(diào)整無功功率，使功率因數(shù)達(dá)到0.95以上。

4. NBF零線諧波電流阻斷器：串聯(lián)安裝在零線上，對線路中的三次諧波產(chǎn)生很高的阻抗，減小三次諧波電流。