低压配电系统谐波污染主要危害和防范措施
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随着越来越多的人防工程被开发利用，在低压配电系统中出现了许多非线性负载，如：变频空调机、恒流稳压给水装置等，这些非线性负载会引起系统内电流、电压波形发生畸变，产生大量的高次谐波，配电网谐波的危害日渐明显，谐波治理已不容忽视。因此，分析引发谐波畸变的各类扰动源，并针对谐波畸变的危害提出相应的防范措施，对低压配电系统的安全运行具有重要意义。
(1)由于谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电压力增大；再者，谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热、噪声增大现象，从而加速绝缘老化，缩短变压器等电气设备的使用寿命，降低供电可靠性； (2)导致电力电缆发热，在三相对称回路中，三次谐波在三相导线中相位相同，在中性线上叠加后产生了3倍于相线的谐波电流和谐波电压，导致了中性线温度升高。大量的OA设备及电子式荧光灯使三次谐波在系统中的占有率增大，因此，谐波引起中性线发热的问题值得关注。当高频电流通过导线时，线路集肤效应加重，线路外表面电流密度加大，就会导致线路(相线及中性线)发热； (3)当配电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，容易形成电场耦合和磁场耦合，三次谐波分量效应更显强烈，并在通讯系统内产生声频干扰，从而降低信号的传输质量，破坏信号的正常传输，不仅影响通话的清晰度，严重时将威胁通讯设备及人身安全； (4)导致低压配电设备工作异常，谐波畸变可使配电用低压电器设备(断路器、漏电保护器、接触器、热继电器等)发生故障。谐波电流使低压电器设备铁损、铜损增加，集肤效应加剧，从而产生异常发热、误动作等故障； (5)导致电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，容易引起区域系统瓦解，造成故障扩大等恶性后果； (6)建筑物突发火灾被证明也有一部分与电网谐波有关。同时，电网谐波还会严重削弱和干扰电网的经济运行，造成电网“公害”。 对于配电网谐波污染及其可能造成的负面影响，我国将于近期出台谐波控制强制性规范，强化对谐波污染的治理，目前，国内一些企业已开始重视对谐波污染的制理，投资安装了谐波滤波器，取得了节能和提高电网品质的双重效果。 鉴于配电系统谐波的危害及国家对谐波污染的治理要求，应积极采取消除或抑制谐波危害的防范措施： (1)在根据负载确定电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有裕量。在民用建筑设计中一般应保证变压器负荷率为70％—80％左右，该负荷率的工程裕量即可防范谐波引起的变压器发热危害； (2)通过采用高性能的用电设备，改善其谐波的保护性能，提高设备的抗谐波干扰能力； (3)在电缆截面的选择中，应考虑谐波引起线缆发热的危害。对于连接谐波主要扰动源设备的配线，确定线缆载流量时应留有足够裕量，可适当放大一级选择线缆截面。在三相四线制系统中，应考虑三次谐波电流和高次谐波电流引起的集肤效应对中性线的发热危害，即在中性线截面的选择中留有足够裕量，一般与相线等截面，特殊情况下甚至需大于相线截面； (4)交流滤波装置能够有效地吸收谐波源所产生的谐波电流，降低谐波电压是抑制谐波“污染”的有效措施之一。一般由电容器、电抗器、电阻器组合而成，结构简单，运行可靠，维护方便，一次性投资较少，适合应用在许多场合； (5)采取快速可变的电抗器或电容元件组合，形成动态无功补偿装置(或称静止无功补偿装置)与谐波源并联，不仅可有效地减少谐波量，而且能够抑制电压波动、闪变，增加系统阻尼，提高系统功率因数，保证电网供电质量。静补装置一次性投资较大，但是，经济和社会效益较好，适合于有较大谐波源的场所； (6)在设计和施工阶段，建议采取以下措施抑制谐波对电子设备的干扰； ①为该类设备设计专用回路供电，尽可能避免干扰沿供电线路窜人； ②为易受干扰设备加装线路滤波器，消除或抑制谐波分量，净化电源； ③使该类设备配线尽可能远离谐波电流畸变严重的线路，以避免空间电磁干扰。 (7)无源串联滤波器技术先进，安全可靠，对清除谐波污染效果十分显著，同时，增加了电网系统的可靠性和现有网络及配电柜的负载能力，提高了低压电网的效率，延长了灯具和设备中电容器的寿命，应进行大规模推广。 电力消费的趋势是高效率用电与高质量用电相接合，电力污染不符合绿色用电的要求。进行谐波治理，提高电力品质与节能相结合。谐波治理是个综合治理过程，一方面要从源头抓起，加强设备的管理，防止谐波的产生，更重要的是提高认识，积极进行谐波治理，防止灾害产生。 |
