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[摘 要]目前电力行业中电气设备的应用逐年增加，其所产生的非线性负荷问题也在日益加重，导致配电网中的谐波污染问题逐渐严重，已经对电网的安全运行和经济效益产生了一定威胁。因此，有必要解决配电网谐波问题，本文提出了配电网谐波成因分析与治理方案讨论，结合配电网谐波特点，分析其具体产生原因，提出相应的谐波监测和治理方案，为日渐严重的配电网谐波问题提供相应建议和参考。
[关键词]配电网 谐波 危害 监测与治理
中图分类号：TN102 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0347-01
一、配电网谐波的成因及危害
（一）配电网谐波的主要成因
配电网谐波的本质原因是非线性负荷的上升，这会导致配电网电压波形出线畸变，进而导致电能质量下降。这主要与现代工业发展中新型电力电子技术、设备的应用有关，此类技术和设备的使用导致大量设备出线非线性负荷，其所产生的谐波注入电网后即会引起此类问题。对此类问题进行细化分类，可总结如下：
其一，大功率可控硅技术。目前国内化工、冶金等领域广泛应用的大功率可控硅技术使得换流在此类企业中的应用十分明显，直流输电系统在用电端进行环流后会产生直流侧于交流侧间的反馈闭环，谐波震荡会被放大，最终导致母线电压严重畸变，而大功率可控硅技术的发展使得企业级用电用户中换流技术的应用更为广泛，导致谐波问题日益严重。
其二，规模化生产带来的严重冲击负荷问题。目前国内经济的高速发展引发了产业生产的规模化趋势，这使得企业在生产过程所使用的诸如整流器、变频调速设备、电焊电弧设备等数量激增，此类电力电子设备在使用中会产生大量冲击性负荷，产生大量谐波电流，会严重影像供电系统电能质量。
其三，电气化铁路等建设规模扩大导致的不对称负荷增加问题。不对称负荷是指三相交流电力系统中出现的有初相位差或幅值差，或二者兼而有之的三相电力负荷，目前国内主要应用三相交流电力系统的主要为电气化铁路，而近年来电气化铁路（主要为高铁等）的建设规模增速明显，这在一定程度上增加了不对称负荷问题。
其四，节能产品中变频调速设备所形成的谐波源。近年来我国无论是发电供电企业、用电企业还是普通用户，都在国家政策的引导下逐渐使用变频调速设备来控制和节约电能使用，其本质目标是良性的，但变频调速装置却成为了电网稳定运行的阻碍，变频调速过程中所产生的谐波会影响电网的稳定性和安全性。
（二）配电网谐波问题的危害
谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。
在公用电网中使用的一些元件会产生谐波而造成线路、设备损害，也容易影响设备的工作效率，如果谐波过多还会引起线路过热，严重时可能引发火灾。如果需要解决谐波的问题，一般分析需50次谐波。这个一般得用电能质量分析仪等比较高级的设备才能做到。
影响电气设备的正常运行。谐波会使电机产生机械振动和噪声等，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。
会引起电网谐振。谐振可能使谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。
使继电保护误动作，电气测量误差过大。谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失；谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差。
使工控系统崩溃。临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量，计算机无法正常工作；重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
二、配电网谐波的监测原理
配电网谐波的监测目标主要在于利用其检测值，对相应的谐波抑制方案提供参考。因此，主要的谐波监测需要测量具体的谐波电压和谐波元，同时需要经过持续多次的测量实现对谐波的实际监测。
在实际测量工作中，可以借用谐波测量仪来进行实时监测和谐波分析。就实际操作中的单点谐波测量来说，一般将用户接入电网的连接点为监测点，通过谐波测量仪测量该店的电压和注入公共电网的电流，一次获取谐波资料。但在谐波控制中，不可能针对单点谐波进行注意处理，因此具体的分析是一个复杂且漫长的过程，一般需要借助相应的谐波模型分析方法进行线性化处理，采用前文提到的多次、多点测量来实现对配电网的谐波整体监测。
三、配电网谐波的治理方法
谐波的监测主要用于配电网谐波产生后的消除处理，属于后续处理工作，也是一种相对被动的应对措施。要想从根本上消除配电网谐波危害，必须从谐波的产生源头出发，削弱或消除谐波，才能从根本上解决配电网的谐波危害问题。因此本文也提出了以下几个方面的治理建议，希望从的谐波的产生源头考虑，消除和降低谐波的产生量。
第一，可以在系统设计角度考虑，提升谐波污染的抵抗能力。例如在易产生谐波的用户侧，将可能产生谐波的供电线路与对谐波感应相对敏感的供电线路分开，从而实现线性负荷与分先行负荷的有效分离，避免两者间形成线路馈电，从而降低非线性负荷所产生的畸变电压对线性负荷的传导影像。
第二，利用隔离变压器解决均衡次数的谐波电流回传问题。均衡的3次或3次倍数的谐波电流回传一般可通过隔离变压器进行抑制，可通过专设旁路电路以降低变压器在长时间围护过程中对负荷停止供电。在具体的隔离变压器选择时，要注意额定值，尽量选择较高的额定值以避免电压畸变和过热问题。
第三，装配（有源）滤波器。对于一般的由大功率电动机所产生的諧波问题，可采用一般的滤波器进行控制，此类谐波形状明显，一般的滤波器即可消除谐波电流。但在一些企业用户使用变流技术、逆变器等条件下，所产生的谐波无法应用普通滤波器有效滤除，因此需要采用有源滤波器进行消除。有源滤波器在工作时可以主动的注入电流以精确补偿负荷产生的谐波电流，相对普通滤波器而言所能过滤的谐波电流容量大，可以相对有效的限制和纠正波形。
第四，采用无功补偿技术。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现；而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。在无功补偿技术的应用中，要合理选择电感、电容，注意对谐波的合理消除，规避错误适配所导致的谐波放大问题，以保证谐波治理的效益最大化。
四、总结
本文综合探讨了配电网谐波的主要成因及危害，总结了配电网谐波监测的原理与方法，提出了从根源上消除和降低配电网谐波危害的治理方法，包括提升抗谐波污染能力、隔离变压器应用、滤波器应用、无功补偿技术应用等建议。总体而言，谐波危害治理是一个系统化、综合性的工程，供电企业要从谐波产生源头、已发谐波问题的后期监测和治理两个角度同步进行，以最大化的提升谐波治理效果。从目前配电网谐波的成因来看，新型电力电气技术应用的不规范也是一个重要问题，因此电力部门也应理清思路，加大对谐波治理、防范等方面的宣传，提升用户的谐波防治理念，共同改善配电网供电质量与品质。
参考文献
[1]丁一清.浅析配电网谐波的危害与治理[J].今日科苑.2009（18）.
[2]郑渠岸.电力系统谐波治理浅析[J].天津电力技术.2011（01）.
[3]郭琳琳.基于自适应陷波滤波器的时变间谐波分析仪设计[D].合肥工业大学2013.
[4]张直平等主编.城市电网谐波手册[M].中国电力出版社，2001.
[关键词]配电网 谐波 危害 监测与治理
中图分类号：TN102 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0347-01
一、配电网谐波的成因及危害
（一）配电网谐波的主要成因
配电网谐波的本质原因是非线性负荷的上升，这会导致配电网电压波形出线畸变，进而导致电能质量下降。这主要与现代工业发展中新型电力电子技术、设备的应用有关，此类技术和设备的使用导致大量设备出线非线性负荷，其所产生的谐波注入电网后即会引起此类问题。对此类问题进行细化分类，可总结如下：
其一，大功率可控硅技术。目前国内化工、冶金等领域广泛应用的大功率可控硅技术使得换流在此类企业中的应用十分明显，直流输电系统在用电端进行环流后会产生直流侧于交流侧间的反馈闭环，谐波震荡会被放大，最终导致母线电压严重畸变，而大功率可控硅技术的发展使得企业级用电用户中换流技术的应用更为广泛，导致谐波问题日益严重。
其二，规模化生产带来的严重冲击负荷问题。目前国内经济的高速发展引发了产业生产的规模化趋势，这使得企业在生产过程所使用的诸如整流器、变频调速设备、电焊电弧设备等数量激增，此类电力电子设备在使用中会产生大量冲击性负荷，产生大量谐波电流，会严重影像供电系统电能质量。
其三，电气化铁路等建设规模扩大导致的不对称负荷增加问题。不对称负荷是指三相交流电力系统中出现的有初相位差或幅值差，或二者兼而有之的三相电力负荷，目前国内主要应用三相交流电力系统的主要为电气化铁路，而近年来电气化铁路（主要为高铁等）的建设规模增速明显，这在一定程度上增加了不对称负荷问题。
其四，节能产品中变频调速设备所形成的谐波源。近年来我国无论是发电供电企业、用电企业还是普通用户，都在国家政策的引导下逐渐使用变频调速设备来控制和节约电能使用，其本质目标是良性的，但变频调速装置却成为了电网稳定运行的阻碍，变频调速过程中所产生的谐波会影响电网的稳定性和安全性。
（二）配电网谐波问题的危害
谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。
在公用电网中使用的一些元件会产生谐波而造成线路、设备损害，也容易影响设备的工作效率，如果谐波过多还会引起线路过热，严重时可能引发火灾。如果需要解决谐波的问题，一般分析需50次谐波。这个一般得用电能质量分析仪等比较高级的设备才能做到。
影响电气设备的正常运行。谐波会使电机产生机械振动和噪声等，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。
会引起电网谐振。谐振可能使谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。
使继电保护误动作，电气测量误差过大。谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失；谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差。
使工控系统崩溃。临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量，计算机无法正常工作；重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
二、配电网谐波的监测原理
配电网谐波的监测目标主要在于利用其检测值，对相应的谐波抑制方案提供参考。因此，主要的谐波监测需要测量具体的谐波电压和谐波元，同时需要经过持续多次的测量实现对谐波的实际监测。
在实际测量工作中，可以借用谐波测量仪来进行实时监测和谐波分析。就实际操作中的单点谐波测量来说，一般将用户接入电网的连接点为监测点，通过谐波测量仪测量该店的电压和注入公共电网的电流，一次获取谐波资料。但在谐波控制中，不可能针对单点谐波进行注意处理，因此具体的分析是一个复杂且漫长的过程，一般需要借助相应的谐波模型分析方法进行线性化处理，采用前文提到的多次、多点测量来实现对配电网的谐波整体监测。
三、配电网谐波的治理方法
谐波的监测主要用于配电网谐波产生后的消除处理，属于后续处理工作，也是一种相对被动的应对措施。要想从根本上消除配电网谐波危害，必须从谐波的产生源头出发，削弱或消除谐波，才能从根本上解决配电网的谐波危害问题。因此本文也提出了以下几个方面的治理建议，希望从的谐波的产生源头考虑，消除和降低谐波的产生量。
第一，可以在系统设计角度考虑，提升谐波污染的抵抗能力。例如在易产生谐波的用户侧，将可能产生谐波的供电线路与对谐波感应相对敏感的供电线路分开，从而实现线性负荷与分先行负荷的有效分离，避免两者间形成线路馈电，从而降低非线性负荷所产生的畸变电压对线性负荷的传导影像。
第二，利用隔离变压器解决均衡次数的谐波电流回传问题。均衡的3次或3次倍数的谐波电流回传一般可通过隔离变压器进行抑制，可通过专设旁路电路以降低变压器在长时间围护过程中对负荷停止供电。在具体的隔离变压器选择时，要注意额定值，尽量选择较高的额定值以避免电压畸变和过热问题。
第三，装配（有源）滤波器。对于一般的由大功率电动机所产生的諧波问题，可采用一般的滤波器进行控制，此类谐波形状明显，一般的滤波器即可消除谐波电流。但在一些企业用户使用变流技术、逆变器等条件下，所产生的谐波无法应用普通滤波器有效滤除，因此需要采用有源滤波器进行消除。有源滤波器在工作时可以主动的注入电流以精确补偿负荷产生的谐波电流，相对普通滤波器而言所能过滤的谐波电流容量大，可以相对有效的限制和纠正波形。
第四，采用无功补偿技术。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现；而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。在无功补偿技术的应用中，要合理选择电感、电容，注意对谐波的合理消除，规避错误适配所导致的谐波放大问题，以保证谐波治理的效益最大化。
四、总结
本文综合探讨了配电网谐波的主要成因及危害，总结了配电网谐波监测的原理与方法，提出了从根源上消除和降低配电网谐波危害的治理方法，包括提升抗谐波污染能力、隔离变压器应用、滤波器应用、无功补偿技术应用等建议。总体而言，谐波危害治理是一个系统化、综合性的工程，供电企业要从谐波产生源头、已发谐波问题的后期监测和治理两个角度同步进行，以最大化的提升谐波治理效果。从目前配电网谐波的成因来看，新型电力电气技术应用的不规范也是一个重要问题，因此电力部门也应理清思路，加大对谐波治理、防范等方面的宣传，提升用户的谐波防治理念，共同改善配电网供电质量与品质。
参考文献
[1]丁一清.浅析配电网谐波的危害与治理[J].今日科苑.2009（18）.
[2]郑渠岸.电力系统谐波治理浅析[J].天津电力技术.2011（01）.
[3]郭琳琳.基于自适应陷波滤波器的时变间谐波分析仪设计[D].合肥工业大学2013.
[4]张直平等主编.城市电网谐波手册[M].中国电力出版社，2001.