低壓配電系統(tǒng)污染的危害

隨著越來越多的人防工程被開發(fā)利用，在低壓配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了許多非線性負載，如：變頻空調(diào)機、恒流穩(wěn)壓給水裝置等，這些非線性負載會引起系統(tǒng)內(nèi)電流、電壓波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生大量的高次諧波，配電網(wǎng)諧波的危害日漸明顯，諧波治理已不容忽視。因此，分析引發(fā)諧波畸變的各類擾動源，并針對諧波畸變的危害提出相應(yīng)的防范措施，對低壓配電系統(tǒng)的安全運行具有重要意義。

低壓配電系統(tǒng)諧波污染主要危害：

(1)由于諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導(dǎo)致變壓器、電容器等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電壓力增大;再者，諧波電流能使變壓器的銅耗增加，所以變壓器在嚴重的諧波負荷下將產(chǎn)生局部過熱、噪聲增大現(xiàn)象，從而加速絕緣老化，縮短變壓器等電氣設(shè)備的使用壽命，降低供電可靠性;

(2)導(dǎo)致電力電纜發(fā)熱，在三相對稱回路中，三次諧波在三相導(dǎo)線中相位相同，在中性線上疊加后產(chǎn)生了3倍于相線的諧波電流和諧波電壓，導(dǎo)致了中性線溫度升高。大量的OA設(shè)備及電子式熒光燈使三次諧波在系統(tǒng)中的占有率增大，因此，諧波引起中性線發(fā)熱的問題值得關(guān)注。當(dāng)高頻電流通過導(dǎo)線時，線路集膚效應(yīng)加重，線路外表面電流密度加大，就會導(dǎo)致線路(相線及中性線)發(fā)熱;

(3)當(dāng)配電線路與通訊線路平行或相距較近時，由于兩者之間存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，容易形成電場耦合和磁場耦合，三次諧波分量效應(yīng)更顯強烈，并在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾，從而降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳輸，不僅影響通話的清晰度，嚴重時將威脅通訊設(shè)備及人身安全;

(4)導(dǎo)致低壓配電設(shè)備工作異常，諧波畸變可使配電用低壓電器設(shè)備(斷路器、漏電保護器、接觸器、熱繼電器等)發(fā)生故障。諧波電流使低壓電器設(shè)備鐵損、銅損增加，集膚效應(yīng)加劇，從而產(chǎn)生異常發(fā)熱、誤動作等故障;

(5)導(dǎo)致電網(wǎng)的各類保護及自動裝置產(chǎn)生誤動或拒動，特別在廣泛應(yīng)用的微機保護、綜合自動化裝置中表現(xiàn)突出，容易引起區(qū)域系統(tǒng)瓦解，造成故障擴大等惡性后果;

(6)建筑物突發(fā)火災(zāi)被證明也有一部分與電網(wǎng)諧波有關(guān)。同時，電網(wǎng)諧波還會嚴重削弱和干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，造成電網(wǎng)“公害”。

對于配電網(wǎng)諧波污染及其可能造成的負面影響，我國將于近期出臺諧波控制強制性規(guī)范，強化對諧波污染的治理，目前，國內(nèi)一些企業(yè)已開始重視對諧波污染的制理，投資安裝了諧波濾波器，取得了節(jié)能和提高電網(wǎng)品質(zhì)的雙重效果。

鑒于配電系統(tǒng)諧波的危害及國家對諧波污染的治理要求，應(yīng)積極采取消除或抑制諧波危害的防范措施：

(1)在根據(jù)負載確定電力變壓器額定容量時，應(yīng)考慮諧波畸變而留有裕量。在民用建筑設(shè)計中一般應(yīng)保證變壓器負荷率為70%—80%左右，該負荷率的工程裕量即可防范諧波引起的變壓器發(fā)熱危害;

(2)通過采用高性能的用電設(shè)備，改善其諧波的保護性能，提高設(shè)備的抗諧波干擾能力;

(3)在電纜截面的選擇中，應(yīng)考慮諧波引起線纜發(fā)熱的危害。對于連接諧波主要擾動源設(shè)備的配線，確定線纜載流量時應(yīng)留有足夠裕量，可適當(dāng)放大一級選擇線纜截面。在三相四線制系統(tǒng)中，應(yīng)考慮三次諧波電流和高次諧波電流引起的集膚效應(yīng)對中性線的發(fā)熱危害，即在中性線截面的選擇中留有足夠裕量，一般與相線等截面，特殊情況下甚至需大于相線截面;

(4)交流濾波裝置能夠有效地吸收諧波源所產(chǎn)生的諧波電流，降低諧波電壓是抑制諧波“污染”的有效措施之一。一般由電容器、電抗器、電阻器組合而成，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護方便，一次性投資較少，適合應(yīng)用在許多場合;

(5)采取快速可變的電抗器或電容元件組合，形成動態(tài)無功補償裝置(或稱靜止無功補償裝置)與諧波源并聯(lián)，不僅可有效地減少諧波量，而且能夠抑制電壓波動、閃變，增加系統(tǒng)阻尼，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，保證電網(wǎng)供電質(zhì)量。靜補裝置一次性投資較大，但是，經(jīng)濟和社會效益較好，適合于有較大諧波源的場所;

(6)在設(shè)計和施工階段，建議采取以下措施抑制諧波對電子設(shè)備的干擾;

①為該類設(shè)備設(shè)計專用回路供電，盡可能避免干擾沿供電線路竄人;

②為易受干擾設(shè)備加裝線路濾波器，消除或抑制諧波分量，凈化電源;

③使該類設(shè)備配線盡可能遠離諧波電流畸變嚴重的線路，以避免空間電磁干擾。

(7)無源串聯(lián)濾波器技術(shù)先進，安全可靠，對清除諧波污染效果十分顯著，同時，增加了電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)及配電柜的負載能力，提高了低壓電網(wǎng)的效率，延長了燈具和設(shè)備中電容器的壽命，應(yīng)進行大規(guī)模推廣。

電力消費的趨勢是高效率用電與高質(zhì)量用電相接合，電力污染不符合綠色用電的要求。進行諧波治理，提高電力品質(zhì)是第一位的，其次是節(jié)能。諧波治理是個綜合治理過程，一方面要從源頭抓起，加強設(shè)備的管理，防止諧波的產(chǎn)生，更重要的是提高認識，積極進行諧波治理，防止災(zāi)害產(chǎn)生。