变电站(所)电气系统中谐波的问题与控制措施

变电站（所）电气系统中谐波的问题与控制措施

变电站在城市建设中是不可或缺的一部分，想要保证供电质量，必须解决变电站中存在的谐波问题，避免电力设备受到不良影响。本文针对变电站谐波问题和控制措施展开分析，希望能够为相关工作者提供一定的参考借鉴。

标签：变电站;谐波;控制措施

电力系统中，变电站是非常重要的组成部分，其运行情况将直接影响电网的运行。变电站的谐波问题是导致电力设备出现异常的主要原因，日常工作中必须对谐波问题加以控制，保证电网安全。

一、谐波产生来源

电力系统出现谐波的原因一般都是因为某些设备和负荷出现了非线性的特征，即电压和电流之间的关系为非线性关系，导致电压畸变。电源为电力设备提供的电压正常应该是正弦波形电压，但是有些电力设备不是非线性类型，电流不会随着电压产生同步变化，所以电网中会产生非正弦的电流波形，继而产生谐波。谐波的出现会造成电网电压严重失真，变电站的谐波问题更是会造成严重的安全问题。变电站出现谐波的来源主要有三种：电源质量不高导致谐波产生，发电机进行三相绕组的时候不能保证绝对对称，铁心也并不能保证绝对均匀，所以必然会导致电源产生一些谐波;输配电系统，输配电系统中出现谐波一般是因为变压器磁化曲线出现非线性的变化，另外因为变压器设计的时候就需要尽可能貼近磁化曲线的饱和段，所以谐波更容易出现;用电设备，电网中此类设备产生的谐波所占比例要更高一些，很多电器都是非线性特征用电设备，即便供给电压是标准正弦电压，但是也会造成谐波出现，产生大小和设备本身的参数相关。

二、谐波引发的危害

变电站运行过程中，如果谐波产生量较大，那么将造成严重的危害，整个电力系统会出现电磁能量振荡，进而造成内部电压过高。系统出现了变化以后，可能会导致参数满足共振条件进而诱发严重的共振，烧毁电压互感器。例如某220kV变电所，该变电所的变压器有两台，220kV线路一条，66kV线路多条，主要用于当地的工业和农业用电。该变电所负荷一年四季变化不明显，负荷率大约为80%。但是因为该变电所所在区域存在一个需要单独供电的钢铁冶炼企业，负荷相对较高，造成的谐波问题也比较严重，对于整个地区的用电环境都造成了影响。

变电站产生的谐波问题会导致电力设备出现集肤效应，使用过程中导致电力系统中的设备损耗率上升，进而导致设备温度升高，降低整个系统的利用率。另外，谐波还会对变电站的继电保护造成不良影响。伴随着计算机技术不断向强发展，信息时代的到来，谐波测量技术正在不断发展进步，智能技术正在逐渐应用到谐波控制中，所以未来对于变电站谐波的控制必然将会越来越快速有效。

三、谐波控制措施

1. 谐波污染测量

为了对变电站的谐波分布和产生量进行详细确认，就必须采取精确的测量方式进行电力系统谐波测量。谐波测量需要参考实际的电压、电流、畸变率、频谱情况，常见的测量方法包括神经网络法、小波变换方法、瞬时无功功率法、快速傅氏变换法等等。其中最为常用的方法就是快速傅氏变换法，这种方法虽然测量的精度有所牺牲，但是测量速度较快，能够快速得出谐波的具体参数。利用计算机技术可以进行短时间内多次的谐波分解。而目前正在大力研发的方法是神经网络法，这种方法需要利用人工智能算法进行计算，能够具备更好的容错能力，未来发展必然能够发挥出更理想的效果。

2. 谐波防治措施

现如今，解决变电站谐波问题的主要方法有两种，一种是人工改造谐波源，另一种则是安装补偿装置。第一种方法自然是解决问题的根本措施，但是这种方法的难度非常大，不能广泛推广使用。第二种方法安装补偿装置，也就是滤波器，是当前较为流行的控制措施。

电压无功综合控制措施。电力系统中，谐波分量和无功功率之间的关系是不存在的，所以处理变电站的谐波分量可以在电容器上串联电抗器，帮助削弱谐波的同时能够对无功功率加强控制。所以，在无功功率控制系统中加入谐波控制已经成为了当前变电站的主要应用方法。电力系统中，如果电容器的容抗值对比电网的感抗值更高，那么电力系统的谐振问题出现几率基本能够降到最低，若是电容器的容抗值对比电网的感抗值更低，那么电力系统就可能出现谐振问题，必然导致整个系统无法正常运行。谐波问题出现以后，导致事故的常见原因就是并联电容器，能够解决这一问题就能够加强对谐波的控制，实现无功功率的合理治理。

有源电力滤波器控制措施。变电站最开始出现谐波问题的时候，通常使用的控制方案就是加入无源滤波器，通过非线性负载并联的方式对谐波进行阻挡，产生电阻性的通路，这种方法应用较为简单，效果也比较好，受到了众多变电站的广泛欢迎。但是虽然这种方法使用简单，效果好，但是在实际应用过程中，需要针对特定的谐波进行控制，可能会导致部分谐波放大，所以目前这种滤波器已经逐渐淘汰使用，取而代之的就是有源滤波器。有源滤波器对比无源滤波器，前者的应用可靠性更高，而且响应速度也更快，能够对各次谐波进行跟踪补偿，自动输出无功率。所以，有源滤波器的实际应用效果明显要更明显一些。目前在变电站中应用的有源滤波器多数是PMW电压逆变器有源滤波器，补偿电流方式有三种，分别是滞环比较控制、无差排控制以及三角载波线性控制。

四、结论

综上所述，变电站产生的谐波问题目前并没有完全去除的可靠方法，所以对

于此类问题必须通过有效的控制措施进行合理控制。变电站的谐波源分布较广，控制过程必须严格综合考虑所有问题。具体控制措施可以通过谐波源结构优化和有源滤波器的使用入手，保证整个电力系统运行的安全性。

参考文献：

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