浅谈企业谐波治理

［论文关键词］谐波 电网 整流 治理

　　［论文摘要］简要分析企业谐波的来源及危害，提出治理谐波的初步建议及措施。
　　
　　
　　谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常也称为高次谐波，而基波是指其频率与工频（50HZ）相同的分量。当电网中的谐波电流较大时，我们称之为电网污染。在电网被污染的情况下，所有电网中的设备与负荷均会受到影响。
　　
　　一、企业谐波产生的原因
　　
　　（一）电源自身谐波。谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为由于制造工艺的问题，电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，从而使产生的电流稍微偏离正弦，这部分谐波分量只有在多路供电时才对电网产生影响。电力变压器由于其磁化曲线的非线性也产生少量谐波。
　　（二）非线性负载产生。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经非线性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。变频器、软启动器、稳压电源、电子荧光灯等用电负载等都是非线性负载，是企业主要的谐波源。
　　1．随着科技的进步与发展，晶闸管整流在不间断电源、稳压装置、自动控制等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。就电力系统中的供电电压来说，可以认为其波形基本上是正弦波，由于晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是周期性的非正弦波，根据任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量，在电网电流中含有大量的谐波。整流装置产生的谐波是电网最大的谐波源。整流装置从电源吸收高次谐波电流，电流在电源回路引起阻抗压降，因此导致整个电网都含有高次谐波成分。
　　2．变频器也是企业谐波污染的另一重要因素。变频调速在企业应用较为广泛，常用于风机、水泵、皮带秤计量控制等设备中。变频器是把工频电变换成各种频率的交流电，以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电转换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出直流电压进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。由于变频器大量使用了非线性的晶闸管，对其供电电源就形成了一个典型的非线性负载。变频装置由于采用了相位控制，是以脉动的方式从电网吸收电流，脉动电流导致电网电压畸变使其含有谐波成份。随着变频调速的发展，对电网造成的谐波污染也越来越严重。
　　3．软启动器也造成了谐波污染。大功率设备如风机、压缩机的起停都采用了软启动器，因为软启动器采用三对反并联的晶闸管实现交流调压，由于晶闸管是典型的非线性器件，因此在使用过程中也会产生大量的谐波，对设备的稳定运行及电网造成了不良影响。
　　4．照明系统也产生谐波。目前企业广泛使用的荧光灯、节能灯、气体放电灯等都属于非线性负载，在节能的同时也给电网带来了大量的谐波。
　　
　　二、谐波造成的危害
　　
　　在谐波源设备集中使用的配电区域，谐波污染相当严重，电源功效明显下降。谐波对电力系统设备和负载的影响，基本分为两方面：（1）热应力；（2）负载损坏。谐波会增加设备的损耗而加剧热应力。电压畸变而导致电压峰值增大，可能导致电缆绝缘击穿或设备损坏。
　　1．所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。谐波对电机的影响除引起附加损耗，还会产生机械振动、噪声和过电压，导致电机转矩降低，过热甚至烧毁。