电网谐波对线损的影响及实施对策

电力系统中谐波分量不仅影响电能质量，也增加了输电网的电能损耗。2012年6月份尉氏县供电局洧川供电所抄表员在抄表核算过程中发现一铜冶炼厂所接线路线损比以往升高2%，并且用户低压考核表与供电局的高压收费计量表相差20%，解决这个问题对用户和电力系统都具有重要的意义。

一、主要谐波源

1.1 铜冶炼厂的主要用电设备都是非线性用电设备，电弧加热设备如大型电弧炉、电焊机。电弧炉运行引起电压波动随着冶炼工业的发展，当然会更多地使用电弧炉，这是一个重要负荷。运行时，电极和金属碎粒之间会发生频繁断路，而在熔化期间，电源两相短路，一旦熔化金属从电极上落下，电弧熄灭，电源又开路，因此，可以说冶炼过程是频繁的短路-开路-短路的过程，会引起用户端电压波动及白炽灯闪烁，这种谐波是以3次谐波为主。此外，弧电流的波形还有一定的非对称性。正是由于弧电流是非正弦波，造成电弧加热设备对电网的谐波污染比较大。

1.2 开关电源：开关电源设备目前应用很广，它的工作原理是先把交流整流成直流，通过开关管控制变压器初级电流的开通和关闭，从而在变压器二次侧感应出电流，供给用电设备。此外，开关电源的频率比较高一般在40kHz 左右，不仅在整流时产生谐波，而且在开关开闭时，反射40kHz左右的波至电源。这类用电设备同样是单台容量不大，但它是应用面最广、量最大的非线性用电设备，它还有一定量的三次谐波，造成配变的中性线电流居高不下，而且三次谐波还会通过配变污染到10kV电网。

1.3 变压器空载合闸涌流产生谐波：铁心中磁通变化时，会产生8~15倍额定电流的涌流，由于线圈电阻的存在，变压器空载合闸涌流一般经过几个周波即可达到稳定。所产生的励磁涌流所含的谐波成份以3次谐波为主。

1.4 电压互感器铁磁谐振过电压：在我国10kV、35kV电压等级的中性点不接地配电网中，为了监视对地绝缘，一般采用三相五柱式电压互感器。在正常情况下，三相对地电压是平衡的，但是由于发生单相接地故障等原因，会导致三相对地电压平衡的破坏，还有可能使电压互感器线圈电感L和系统对地电容C在参数上配合，而产生谐振过电压。

二、造成的影响

2.1不满足电力企业对客户提供优质服务的市场要求。

2.2不能达到企业降损节能技术指标，企业效益不能最大化。

2.3用户怀疑供电局计量表过快，对企业不信任。

三、调查原因

3.1供电所负责人向局计量检定中心申请对高压计量装置和低压考核装置进行现场检定，结果发现计量表计都合格，并把表拆回计量检定室进行谐波模拟试验，试验结果：谐波对表计计量影响不大。

3.2没有无功补偿设备，功率因数过低，造成线损增大，设备出力下降。

3.2不了解设备：组织人员对铜冶炼厂设备进行检查，发现该厂引进一套200KW微机控制的高频感应加热装置。并对客户电量考核两天，发现高压计量比低压计量多出19%的电量。向设备操作人员咨询，工人说在生产时，设备附近手机没信号，收音机收不到台。变压器发热并曾经烧毁一台变压器。

3.3缺少消谐装置：计量外勤人员用示波仪进行现场测试，发现2N+1次谐波。用户设备发出谐波，污染电网，造成变压器损耗加大。

四、制定对策

4.1谐波抑制：通过理论联系实际并经过多次反复试验，做出一台专用滤波器：用硅钢片叠加成谐波抑制棒，串联到三相负荷上，用电容器并联到三相负荷上，利用铁芯通低频阻高频，电容通高频阻低频的原理，来消除大部分谐波。

4.2无功补偿：在高频设备控制柜刀闸下侧直接接入，随器补偿。

对策实施原理图如下：

五、滤波器和无功补偿投入前后对比

此外，滤波器和无功补偿投入后，其他各项指标均有明显改善:

六、结束语

随着非线性电力设备的广泛应用，电力系统中谐波问题越来越严重，一方面造成了电力设备的损坏，加速绝缘老化，另一方面也影响了计算机、电视系统等电子设备正常工作，直接扰乱了人们的正常生活。 谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制造商，谐波问题已引起人们的高度重视。应合理规划电网，电力电子设备(特别一次设备)应符合电磁发射水平，电子设备、电子仪器应满足电磁兼容性要求。

参考文献： 朗文川--《高电压技术》

孙书敏《工程电气设计学术文集》