（电气工程专业论文）谐波对开化电网的影响及其治理.pdf

浙江大学硕十学位论文 摘要 由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交 通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。近年来开化电网在 本县“生态立县、特色兴县”战略的实施下，形成了以有机硅、硅电子、化工、医 药、电光源、密胺制品为主体的工业体系，随之而来的是各类变频节能设备的广 泛应用，使开化地区电网的谐波污染问题日趋严重。 本文通过对电力系统中谐波产生的原因及抑制措施进行的研究和分析，根据 目前电力系统谐波治理的法律法规规定以及谐波治理已经取得成效的先进经 验，对本电网中的谐波现状开展调查及研究，按照“源头抑制、全网控制”的 原则提出了进行针对性的谐波治理办法和手段，即电网侧重在管理，在电网规划 及网络谐波的监控上入手，加强电网运行时的实时控制；客户端着重谐波的抑制， 针对谐波源进行治理，减少谐波对电网的影响。并作为电能质量管理小组主要成 员，参与开化县供电局电能质量监测、规划及治理科技项目的开发和实践， 特别是基于单晶炉的谐波测试与治理已显成效，使得开化电网内大部分谐波源客 户的电能质量在谐波、闪变、电压三相不平衡度、电压偏差、频率偏差、过电压 六个方面符合国标所规定的电能质量指标。 最后，根据已经取得的谐波治理成果，进行了经验总结，并根据存在的问 题提出了后续建议 关键词：谐波开化电网影响 治理 浙江大学硕：j ：学位论文 a b s t r a c t w i mt h er a p i dd e v e l o p m e n to fp o w e re l e c t m n i c s ，m o r ea 1 1 dm o r ep o w e r e l e c t r o 血ce q u i p m e n t sa r eu s e di np o w e rs y s t e m ，i n d u s t 】仃a n s p o n a t i o na i l ds oo n ， a n dm eh a m l o i l i cp r o b l e mi si n c r e a s i n g l ys e r i o u s r e c e n t l y ，u n d e rm es t r a t e g yo f b u i l d i n gt l l ec o u l 】t yo ne c o l o g ya n df l o 嘶s h i n gi tw i mi t sc h a r a c t e r i s t i c s ，a i li n d u s t r i a l s y s t e m “t hs i l i c o n e ，s i l i c o n ee l e c t r o n i c s ，c h e m i c a li n d u s t m e d i c i n e ，e l e c t r i cl i g h t s o u r c ea n dm e l 锄i n ep r o d u c t sa sm a i np a r ti sf o 咖e d ，f o l l o 、v e db yt h ew i d e l yu s e do f a l ll 【i n d so f6 e q u e n c yc o n v e r t e r w l l i c hl e a d st ot h eh a n n o i l i cp r o b l e mt h a ti s b e c o m i n gi n c r e a l s i n g l ys e r i o u s 1 1 1t h i sp a p e r ，m ec 乱l s e so fh a r m o n i ci i lp o w e rs y s t e ma i l di t sr e s t r a i n i n g m e a s u r e sa r es t u d i e da i l da i l a l y z e d b a s e do nt h er e g u l a t i o n so fh 锄o i l i cs u p p r e s s i o n a i l di t sa d v a i l c e de x p e r i e n c e ，m e m o d sw i t hp e r t i n e n c ea r ep r e s e n t e dt os u p p r e s s h a r m o n i ca c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fs o u l c es u p p r e s s i o na n d 如l l n e t w o r kc o n t r 0 1 1 1 1 er e a l - t i m ec o n 订o lo ft h ep o w e r 鲥ds h o u l db ee n h a n c e d ，s t a n e d 谢t hp o w e r 鲥d p l a l l l l i n ga 1 1 dh a r m o n i cm o n i t o r i n g a l s o ，h 锄o i l i cs o u r c e so nc l i e n ts i d es h o u l db e s u p p r e s s e di no r d e rt or e d u c ei t si n f l u e n c et ot h ep o 、v e r 鲥d a sam a i nm e m b e ro fp o w e r q u a l 时m a n a g e m e n tt e 锄，p a r t i c i p a t ei nd e v e l o p m e n ta n dp r a c t i c eo f ”p o w e rq u a l i t y m o n i t o r i n g ，p l 籼i n ga i l ds u p p r e s s i o no fk a i h u ap o w e rc o 印o r a t i o n p r o j e c t e s p e c i a l l y ，t h em e a s u f e m e n ta 1 1 ds u p p r e s s i o nb a s e o ns i n g l ec d r s t a lm m a c eh a s a c h i e v e dv e r yg o o dr e s u l t s m o s th 锄o i l i cs o u r c ec l i e n t so fk a i h u ag r i dh a sm e t p o w e rq u a l i t yn a t i o n a l s t a l l d a r d si ns i xa s p e c t so fh a h r l o n i c ， f l i c k e r ，t r i - p h 2 u s e u n b a l a n c ef a c t o r ，v o l t a g ed e v i a t i o n ，6 e q u e n c yd e v i a t i o n ，o v e r v o i t a g e a tl a s t ，e x p e r i e n c es 啪a r yi sc o n c l u d e da c c o r d i n gt ot h ea c i l i e v e m e n t so f h 踟l o l l i cs u p p r e s s i o i l ，a 1 1 ds u g g e s t i o ni sm a d ea c c o r d i n gt ot h ee x i s t i n gp r o b l e m s ：k e yw o r d s ：h a r m o n i c ，k a i h u ap o w e rg r i d ，i n n u e n c e ，s u p p r e s s i o n i i i 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得逝姿态堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：歹莎易j v签字日期：亿功7 年7 月，厂日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝垫太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝婆盘堂可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 季钰沁 ， 签字日期： 矽7 年1 7 月日 导师繇豢毋姊 签字日期：胖夕月f 用 浙江人学硕士学位论文 致谢 在选题的确定和资料的收集过程中，吴为麟老师均给予了极大的支持和帮 助，给我提供了大量有价值的信息、技术、方式方法、参考书名录。老师知识渊 博、治学严谨。在论文的编写时，吴老师在繁忙的工作、科研过程中专门抽出一 定的时间通过面谈、电话、电子邮件对论文提出了许多建设性的指导意见，论文 经过几次重大的修改和完善，最终得以完成。在本文完成之际，仅向悉心指导我 的吴为麟老师致以深深的敬意和衷心的感谢。 在工程硕士的学习过程中，得到了其他多位老师和同学的支持和帮助，特别 是开化局大客户经理班的汪晓东同志，在客户谐波治理项目实际实施过程中给予 了极大的帮助并提供了许多宝贵意见和建议，在此也向他们表示深深的谢意，同 时向论文的主要参考文献的各位作者致以敬意和感谢。 最后，对在百忙之中参与评审本论文的各位专家表示衷心的感谢。 浙江入学硕上学位论文绪论 1绪论 改革开放的3 0 年，也是电力行业飞速发展的3 0 年。作为科学技术发展、国民 经济飞跃的主要动力，电力企业多年来享受着皇帝女儿不愁嫁的特殊待遇。然而， 昔日的垄断行业伴随市场经济体系的发展也在不断地改革之中，最显而易见的就 是“电力局”改成“电力公司”一一事业单位变成了国有企业，虽然在部分领域 仍然享受“垄断”的待遇，但是光从“用户”到“客户”这一称谓上的不同， 已经就将从“电老虎”变成“电老鼠”的变化活生生地体现了出来。近年来，国 家电网公司“创建一流企业”、建设“一强三优”的现代公司等一系列活动的开 展，要求“内强素质、外塑形象”，并向全社会发布“供电服务十项承诺、三 公调度十项措施、员工服务十个不准一，使得广大客户充分了解了“上 帝”的权益所在，也开始通过各种途径包括使用法律手段维护自己使用合格电能 的权利。在这样的背景下，电力企业的服务就不仅仅是满足客户用电的需求，更 要满足客户对供电可靠性及电能质量越来越高的要求，也是要求电力企业在服务 管理规范、到位中不断完善、提高质量从而赢得广大客户的真诚信赖。 1 1 电网中谐波的来源 大多数专家认为，对现代电能质量的定义应理解为“导致用户电力设备不能 正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或错误动作的任何电力问 题都是电能质量问题”。所以评价电能质量有三方面标准。首先是电压方面，它 包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的 波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。 其中，谐波已经成为严重影响电力系统电能质量的主要因素之一。 向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐 波源，具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源。在电力的生产，传输、转换 和使用的各个环节中都会产生谐波，根本原因是由于非线性负载所致。当电流流 经负载时，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： ( 1 ) 具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等。 ( 2 ) 以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、 电弧炉、交流弧焊机、炼钢电弧炉等。 ( 3 ) 交流整流的直流用电设备：如电力机车、电解、电镀等；交流整流再 浙江大学硕士学位论文绪论 逆变用电设备：如变频调速、变频空调等 ( 4 ) 以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备( 整流 器、逆变器、变频器) 、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设 备等。 即使电源给非线性电气设备( 或称之为非线性负荷) 供给的是标准的正弦波 形的电压，但由于它们只有电流不随着电压同步变化的非线性的电压、电流特性， 使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整 数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类 负荷产生的谐波提供额外的电能。 当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同， 其和将小于各分量的算术和。变压器激磁电流中含有3 ，5 ，7 等各次谐波分量。 由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法，为3 次谐波提供了通路，故3 次谐波电流不流入电网。但当各相激磁电流不平衡时，可使3 次谐波的残余分量 ( 最多可达2 0 ) 进入电网。接入低压电力系统的非线性设备产生的谐波电流可分为 稳定的谐波和变化的谐波两大类。稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时 间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对电网来说表现为 恒定的负载。由激光打印机、复印机、微波炉等产生的各次谐波的幅值随时间变 化，称之为波动的谐波，这类设备对电网来说是一个随时间变化的负载。 随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投 运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。 1 2电网中的谐波危害 大量谐波电流流入电网后，由电网阻抗产生谐波压降，叠加在电网基波上， 引起电网的电压畸变，致使电能质量变差。当注入公用电网的谐波超过一定值时， 会对电网自身及用电设备的正常运行造成损害：在某些时段会使注入到电网的谐 波电流对公用电网造成的谐波问题特别突出，这不但使接入该电网的设备无法正 常工作，甚至造成故障，而且还会使供电系统中性线承受的电流超载，影响供电 系统的电力输送。 ( 1 ) 对旋转电机的影响： 谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应、磁滞、 2 浙江大学硕上学位论文绪论 涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。在 供电系统中，用户的电动机负荷约占整个负荷的8 5 左右。因此，谐波使电力用 户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。试验表明，在额定出力下持续承受 为3 额定电压的负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。因此，国际上一般 建议在持续工作的条件下，电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2 。 谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大，但谐波会产生显 著的脉冲转矩，可能出现电机转轴扭曲振动的问题。这种振荡力矩使汽轮发电机 的转子元件发生扭振，并使汽轮机叶片产生疲劳循环。 ( 2 ) 对变压器的影响： 谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3 次及其倍数次谐波对三角形连接的 变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对星形连接的变压器，当绕组中 性点按地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可 能形成3 次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。 ( 3 ) 对输电线路的影响： 由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效 应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。在供应电网的损耗中，变压 器和输电线路的损耗占了大部分，所以谐波使电网网损增大。谐波还使三相供电 系统中的中性线的电流增大，导致中性线过载。输电线路存在着分布的线路电感 和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数 配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振。当注入电网的谐波的频率位于在网络 谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐波放大。在 这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动，以 至损坏设备，与此同时还可产生相当大的谐波网损。 ( 4 ) 对电力电容器的影响： 随着谐波电压的增高，会加速电容器的老化，使电容器的损耗系数增大、附 加损耗增加，从而容易发生故障和缩短电容器的寿命。另一方面，电容器的电容 与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时， 就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行。 ( 5 ) 影响继电保护和自动装置的工作和可靠性： 浙江人学硕十学位论文绪论 谐波对电力系统中以负序( 基波) 量为基础的继电保护和自动装置的影响十 分严重，这是由于这些按负序( 基波) 量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。 如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰( 如电气化铁道、电弧陆等谐波源还是负 序源) 则会引起发电机负序电流保护误动( 若误动引起跳闸，则后果严重) 、变电 站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序 电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动 准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的安全运行。 ( 6 ) 使测量和计量仪器的指示和计量不准确： 由于电力计量装置都是按5 0 h z 的标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电 流中有谐波成分时，会影响感应式电能表的正常工作。这部分谐波电能不但使线 性负荷性能变坏，而且还要多交电费。 ( 7 ) 干扰通信系统的工作： 电力线路上流过的3 、5 、7 、1 1 等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦 合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信 线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，触发电话铃响，甚至在极 端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外高压直流( h v d c ) 换流站换相过 程中产生的电磁噪声( 3 1 0 k h z ) 会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波 工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。 ( 8 ) 对用电设备的影响： 谐波会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的 元件出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误。对于带有启动用的镇流器和 提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯来说，会因为在一定参数的配合下，形 成某次谐波频率下的谐振，使镇流器或电容器因过热而损坏。对于采用晶闸管的 变速装置，谐波可能使晶闸管误动作，或使控制回路误触发。 4 浙江太学碗学位论文 r 化电力系统月络舟日 2 开化电力系统网络介绍 2 1 开化电网规模 开化县位于浙江省西部，浙、赣，皖三省七县交界处，是个“九山芈水半分 田”的欠发达山区县，电网以2 2 0 千伏古田变为中心，3 座1 10 千伏变电所及8 座3 5 千伏变电所呈辐射型分布。 电网3 5 k v 及以上电网的地理接线图如图21 所示 苏庄壹 江西省 安徽省 淳安县 齐潢电站 齐罐= 级 扁5 电站 马盎赍 茅自2 缦 村头查 虹桥穸 桐村童 图2 13 5 e v 以上电网的地理接线田 山县 浙江大学硕士学位论文开化电力系统嘲络介绍 电网基本情况：2 2 0 千伏变电所1 座，变压器2 台，总容量3 0 万千伏安。1 1 0 千伏变电所3 座，变压器4 台，总容量1 2 6 万千伏安。3 5 千伏变电所7 座，变压器 1 1 台，总容量1o 4 2 5 万千伏安。用户3 5 千伏变电所1 座，变压器2 台，总容量2 0 5 万千伏安。3 5 千伏输电线路1 8 条，计1 8 1 2 7 千米。1 0 千伏配电线路7 6 条，计1 2 9 0 2 2 千米。全县并网小水电站6 2 座，装机容量为4 3 6 8 0 千瓦，相对集中在北片；用电负 荷8 兆瓦，相对集中在开化县域中部及南部。 2 2开化电网谐波源现状 2 2 1引进节能型硅工业 根据“生态立县、特色兴县”两大战略，经过多年的建设和发展，开化电网 内高能耗、高污染的企业如水泥厂、地条钢厂全部被关停，形成了以有机硅、硅 电子、化工、医药、电光源、密胺制品为主体的工业体系，是全国重要的硅电子 材料、有机硅材料工业基地，已列入全省拟培育的全国硅材料制造中心、衢州市 的硅制造业基地。 近几年来，开化县委、县政府提出打造百亿硅产业，实现开化县工业经济跨 越式发展总体目标后，县工业园区、华埠工业园区等逐步形成多晶硅生产、直拉 单晶、切割、电池片生产组装成品的太阳能电池的链式生产一条龙，优化了开化 硅产业的发展结构。但随着客户各类变频节能设备的广泛应用，使开化地区电网 的谐波污染问题日趋严重。而与此同时，一些对电能质量敏感的用户甚至包括自 身设备对电能质量产生污染的用户对电能质量提出了更高的要求，基于这种现 状，对开化电网的电能质量进行检测分析，提出可行的治理方案迫在眉睫。 2 2 2单晶硅企业谐波设备现状 目前开化电网内共有：单晶炉谐波源客户1 6 户，单晶炉1 4 3 台；中频炉谐波 源客户5 户，中频炉5 台( 附开化县谐波源客户情况统计表) 。其中，万向硅峰电 子有限公司扩建新增单晶炉5 0 台、开化县矽盛电子有限公司扩建新增单晶炉2 0 台、开化县同力电子有限公司扩建新增单晶炉8 台、开化县金西园电子有限公司 新增二台多晶浇铸炉，可抵原单晶炉1 0 台左右，另预计新建、在建到1 2 4 台，即 全网谐波源单晶炉已经达到1 8 5 台。 针对上述可能对电能质量产生影响的客户，开化县供电局专业人员已经采取 了部分措施进行干预，如加强对用户进行谐波治理的宣传，对什么是谐波、谐波 6 浙江大学硕上学位论文开化电力系统网络介绍 的危害性、供电企业对谐波治理有哪些要求作了说明，部分客户也主动配备l c 滤波器( 无源谐波抑制装置) ，取得了一些效果。 但是，由于目前开化电网中各单晶硅企业基本采用滤除单晶炉系统谐波的传 统方法即l c 滤波器，l c 滤波器是传统的无源谐波抑制装置，由滤波电容器、电抗 器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的 需要。这种滤波器出现最早，成本比较低，但同时存在一些较难克服的缺点，比 如只能针对5 次、7 次等单次谐波，容易产生谐波共振，导致设备损毁，随着时间 谐振点会漂移，导致谐波滤除效果越来越差。同时，这一方式无法应对瞬变、浪 涌和高次谐波，存在明显的技术缺陷，效果不够理想。而且由于电能自身即产、 即用的特性使得电能在传输、使用过程中不同的供( 或用) 电点在不同的供( 或 用) 电时刻存在相互影响、相互干扰的现象，也就是说，即使某客户达到了自身 谐波治理的要求，但是由于其他未做或未完全做好抑制措施的客户影响，其受电 侧的电能质量还是不能达到标准要求，使得客户对目前使用的消谐装置产生怀 疑，并对电力部门提供服务提出质疑。 为了减轻和限制谐波的影响，开化县供电局必须把谐波管理纳入生产管理的 全过程，建章立制，采取技术措施，强化谐波监督管理，进行网络侧、客户侧的 谐波监测和治理，确保开化电网供电质量和安全运行。 浙江大学硕十学位论文谐波对开化电网的影响 3 谐波对开化电网的影响 作为创建“国家一流供电企业”的必备指标，变电所母线谐波合格率在节能 管理项目中有明确要求：加强电压质量管理，搞好谐波监测分析，谐波符合国家 有关规定，电压正弦波畸变率：o 3 8 千伏 l ，则疗次谐波频率高 于滤波器谐振频率，滤波器阻抗呈感性；当口 l ，则力次谐波频率低于滤波器 谐振频率，滤波器阻抗呈容性；当a = l ，则滤波器对于刀次谐波发生串联谐振， 滤波器阻抗呈阻性。 对于单调谐滤波器而言，其基波阻抗决定了无功补偿能力，若要补偿更多的 无功功率，就要使滤波器对基波的阻抗小，由式( 4 ) 可以看出，q 越小，基波阻 抗越小，无功补偿能力越强。不可能通过减小电阻r 来获得较小的q ，因为它决定 了对谐振频率谐波的滤波效果，同时电感与电容的乘积不变，因此，一般通过取 较大的电容和较小的电感来或得较小的q 。实际上，a 1 时滤波器等效为一个电 容，电容越大，滤波器无功补偿能力越强。滤波器无功补偿能力要符合实际要求， 不能使电容过大，否则将导致无功功率过补偿，同时，电感量不能过小，要防止 单调谐滤波器支路与电网产生谐振。 ( 7 ) 技术特点 使用高精度测量仪器( 日本富士电机公司的p s i i ) 进行电能质量测量； 对测量结果进行傅里叶变换，可得出各次谐波的含量； 针对单晶炉主要产生的5 次和7 次谐波，根据测量结果按需安装5 次和7 次无 源滤波器； 恰当设置无源滤波器的谐振点，可滤除超标的谐波，同时补偿基波无功功 率，减少发热； 滤波装置投入运行后，电能质量指标应降低到电能质量公用电网谐波 ( g b t 1 4 5 4 9 9 3 ) 标准限值一下。 该项目技术上仍然存在一些需要改进的地方： a 谐波电压、电流的测量问题。谐波的测量不可能直接在公共连接点高压上 3 9 浙江大学硕上学位论文开化电网的游波治理 进行测量。为了准确地测得谐波的有关参数，不仅要求二次的谐波测量仪器的计 量准确性，而且谐波电压、电流的取样装置也尤为重要。过去我们用的电压、电 流互感器，都是按5 0 赫兹基波来设计制造检验的，其幅频特性一般不能满足各次 谐波测量的要求( 标准要求测量2 2 5 次谐波) 。为了真实反映谐波参数，应采用 幅频特性满足标准要求的谐波电压、电流取样装置。 b 无源滤波器本身的缺陷。因造价原因，目前开化电网客户消除谐波的主要 使用的无源滤波器，但其同时存在一些较难克服的缺点，比如只能针对单次谐波， 容易产生谐振，导致设备损毁，随着时间谐振点会漂移，导致谐波滤除效果越来 越差。同时，这一方式无法应对瞬变、浪涌和高次谐波，存在一定的技术缺陷， 个别客户有待二次治理。 5 5 3客户端谐波治理结果 各谐波源客户的谐波电流经治理后有明显的下降，电能质量得到很大的改 善，也减少对周围客户的电能质量影响，并提高了客户自身的功率因数。据统计， 治理前后仅功率因数考核一项每年可以减少客户力率调整电费不合理支出近2 5 0 万元，取得较大的社会和经济效益。 参与谐波治理研究谐波源客户在进行谐波治理前后的数据对比如表5 4 所 示。 表5 4 谐波源客户治理谐波前后数据对比 序 负载 治理后 客户名称 治理前谐波电流 号类型 谐波电流 1 万向硅峰( 1 2 6 进线)单晶炉5 、7 次超标合格 2 万向硅峰( 13 2 迸线)单晶炉5 、7 次超标合格 3宏嘉电子有限公司 单晶炉5 、7 、次超标合格 4 汇晶电子科技有限公司单晶炉3 、5 、7 次超标合格 5高琪电子科技有限公司 单晶炉5 、7 、9 次超标合格 6 华友电子有限公司 单晶炉5 、7 、1 1 次超标合格 7星宇电子科技有限公司 单晶炉3 、5 、7 、次超标合格 8 矽盛电子有限公司 单晶炉5 、7 、1 1 次超标合格 9 裕奇电子科技有限公司单晶炉3 、5 、7 次超标合格 浙江大学硕士学位论文开化电网的谐波治理 1 o 金开机械有限公司中频炉 5 、7 、1 1 、13 次超标 5 次超标 5 次超标( 广东 11硅宏电子科技有限公司 单晶炉5 、7 、1 1 次超标 华明) 1 2金西园科技有限公司 单晶炉 5 、7 、13 次超标 5 次超标 1 3 同力电子科技有限公司单晶炉3 、5 、7 、1 1 次超标1 1 次超标 1 4 诚泰电子科技有限公司单晶炉 5 、7 、13 次超标13 次超标 5 、7 、1 1 、13 、1 7 次5 、7 、1 1 、13 、 1 5叶晓峰公司( 未治理) 中频炉 超标1 7 次超标 5 、7 、1 1 、13 、1 7 、1 9 、5 、7 、l1 、1 3 、 1 6恒信板车轴厂( 未治理)中频炉 2 1 次超标次超标 从上表可以看出，本次对开化县13 家单晶企业的谐波测试与治理工作，1 1 家单晶企业已达到国家标准，另2 家已通知客户，需进行二次治理电能质量和滤 波装置指标基本符合技术规范要求，达到本次工作预期的目的，为开化电网电能 质量提供了可靠的基础保证。各谐波源客户的谐波电流经治理后有明显的下降， 电能质量得到很大的改善，也减少对周围客户的电能质量影响，并提高了客户自 身的功率因数。据统计，治理前后仅功率因数考核一项每年可以减少客户力率调 整电费不合理支出近2 5 0 万元，取得较大的社会和经济效益。 通过对三台谐波治理装置( 苏州市盈科电气有限公司电力系统谐波治理研究 所生产的t a l 型滤波补偿柜) 进行测试对比，三台8 0 炉正常投运生产，三台消谐 装置投运与不投运每个月可节约用电量6 0 0 0 k w h 左右。 5 5 4 已取得成效 表5 5 开化电网谐波治理取得的成效 序号用户名称电能质量状况谐波治理状况 1 开化县金开机械有限公司基本合格已安装消谐装置 2 浙江金西园电子有限公司基本合格已签订治理承诺书 3 开化县矽盛电子有限公司基本合格已签订治理承诺书 4 衢州裕奇电子科技有限公司基本合格已签订治理承诺书 5 浙江华友电子有限公司基本合格已签订治理承诺书 6开化星宇电子科技有限公司基本合格 已签订治理承诺书 4 l 浙江人学硕上学位论文开化电网的谐波治理 序号用户名称电能质量状况谐波治理状况 7 浙江诚秦电子科技有限公司基本合格已签订治理承诺书 8浙江汇晶电子科技有限公司基本合格 已签订治理承诺书 9 浙江同力电子科技有限公司基本合格 已签订治理承诺书 1 0开化海峰电子科技有限公司基本合格已签订治理承诺书 1 1浙江晶岛电子科技有限公司基本合格已签订治理承诺书 1 2 浙江硅泰电子有限公司基本合格 已签订治理承诺书 13浙江明峰电子科技有限公司基本合格已签订治理承诺书 1 4浙江硅宏电子科技有限公司基本合格 已签订治理承诺书 厂家内置消谐装置已 1 5浙江宏嘉电子有限公司基本合格 签订治理承诺书 厂家内置消谐装置已 1 6浙江矽盛电子有限公司基本合格 签订治理承诺书 无消谐装置已签订治 1 7浙江高琪电子科技有限公司基本合格 理承诺书 1 8 万向硅峰电子股份有限公司谐波超标已签订治理承诺书 1 9开化县精工铸造有限公司谐波超标 已签订治理承诺书 2 0浙江荣马电子科技有限公司谐波超标 已签订治理承诺书 无消谐装置已发出治 2 1 万向硅峰电子有限公司谐波超标 理通知书 无消谐装置已签订治 2 2 叶晓峰谐波超标 理承诺书 2 3 开化县恒信板车轴厂谐波超标无消谐装置 2 4浙江晶源石英制品有限公司谐波超标无消谐装置 ( 1 ) 通过对2 4 家谐波源客户的电能质量测量分析，加深了开化县供电局专 业部门对每个谐波源客户电能质量现状的了解及其对电网运行产生的影响。 ( 2 ) 由浙江大学对客户进行电能质量检测，提高了开化电网内谐波源客户 对开化县供电局的谐波测试报告的信任度。 ( 3 ) 据统计，治理前后仅功率因数考核一项每年可以减少客户力率调整电 浙江大学硕士学位论文开化电婀的谐波治理 费不合理支出近2 5 0 万元，节能效果显著，客户取得了较大的经济效益。 5 5 5后续成效 ( 1 ) 可以进一步加强开化电网内电能质量的监测力度：广域监测系统建立 后，对客户可进行实时监测，发现问题可及时与客户联系进行治理 ( 2 ) 可以进一步提高开化电网的供电质量：对存在电能质量问题的客户进 行治理后，电压、电流中的谐波含量均低于国家限值，供电质量符合电能质量 公用电网谐波( g b t 1 4 5 4 9 9 3 ) 标准。 ( 3 ) 随着单晶炉的应用将越来越普遍，对其他地区单晶炉企业的谐波治理 提供经验具有一定的参考价值。 ( 4 ) 建立广域电能监测网可实行长时间在线监测，可以对整个供电网络的 电能质量状况和大型用电客户的电能质量状况进行全面了解和跟踪，是进一步了 解和提高电能质量水平的有效措施。 4 3 浙江人学硕l 学位论文经验总结 6 经验总结 谐波对供电系统及其供用电设备的影响，已经引起了社会的广泛关注。抑制 谐波的影响，提高电能质量是电力企业当前面临的重大课题。它不仅要在电力系 统中大力发展高效的滤波措施，还必须依靠全社会的努力，在设计、制造和使用 非线性负载时，采取有力地抑制谐波的措施，减小谐波侵入电网，从而真正抑制 谐波对供电系统及其供用电设备的影响。 ( 1 ) 通过对开化电网内谐波源客户的谐波治理政策宣贯，较好地实现了谐 波源客户对谐波的危害性认识从陌生到积极主动参与谐波治理的重大转变，建立 了电力企业与客户和谐的供用电关系，是进行谐波治理良性循环的基础。 ( 2 ) 通过对开化电网内谐波源客户的谐波治理，有效地降低了谐波源客户 的生产成本，对提高产品质量、防止客户侧继电保护装置和电子设备的误动作起 到了良好效果。 ( 3 ) 通过建设电能质量监控和管理平台，将使开化电网的电能质量管理工 作得到进一步的提高，能够做到及时监测分析电网关于谐波、闪变、电压三相不 平衡度、电压偏差、频率偏差、过电压六个方面国标所规定的电能质量指标，有 效促进开化电能质量的改善。 ( 4 ) 存在问题： 因消谐装置产品价格因素，目前开化电网客户消除谐波的主要使用的无源 滤波器，但其同时存在一些较难克服的缺点，比如只能针对单次谐波，容易产生 谐振，导致设备损毁，随着时间谐振点会漂移，导致谐波滤除效果越来越差。同 时，这一方式无法应对瞬变、浪涌和高次谐波，存在一定的技术缺陷，有待二次 治理。 谐波电压、电流的测量，不可能直接在公共连接点高压上进行测量。为了 准确地测得谐波的有关参数，不仅要求二次的谐波测量仪器的计量准确性，而且 谐波电压、电流的取样装置也尤为重要。过去我们用的电压、电流互感器，都是 按5 0 赫兹基波来设计制造检验的，其幅频特性一般不能满足各次谐波测量的要求 ( 标准要求测量2 2 5 次谐波) 。为了真实反映谐波参数，应采用幅频特性满足标 准要求的谐波电压、电流取样装置。 目前所进行的客户端谐波测试工作的合法性还待明确。 浙江人学硕上学位论文 建议 7 建议 ( 1 ) 谐波治理是个系统工程，谐波问题的解决需要供电部门、客户及设备制 造商的协调合作，应加强标准和相应规范的宣传贯彻。i e c6 1 0 0 以及国标g b t 1 4 5 4 9 1 9 9 3 ，明确了谐波治理是一项互惠互利、节能增效，是保证电网和设备安 全稳定运行的举措。 谐波治理是项长期工作，需要得到相关部门的配合和支持。加强管理，多方 出资，共同治理。谐波的治理，需要大量的投资，不能仅仅靠供电部门，要调动 电力供需环节中的各个方面，在分清谐波来源基础上，走共同治理之路。 ( 2 ) 主管部门应对所辖电网的电能质量进行系统分析，正确测量，以确定谐 波源位置和产生的原因，为谐波治理准备充分的原始材料；在谐波产生起伏较大 的地方，可设置长期观察点，收集可靠的数据。 针对谐波的产生和传播的特点，采取相应的隔离、补偿和减小措施。在配电 网中，主要存在的是三次谐波污染，可以在谐波检测的基础上，通过适当加装滤 波设备来减小谐波注入电网。对于各种电气设备的设计者，在设计初始，就要考 虑其设备的谐波污染度，将谐波限制在标准允许的范围内。对电力客户而言，可 以监督供电部门提供的电力是否满足要求；对于供电部门而言，可以评估电力用 户的用电设备是否产生了超标的谐波污染。 ( 3 ) 要建立谐波治理设备厂家库。谐波治理是一项专业性较强的工作，用 户比较陌生。同时，生产提供谐波治理的厂家众多，良莠不齐，供电部门也难辨 真伪，用户更是无所适从。供电部门可以从为用户提供优质服务的角度，为用户 选择几个产品质量好，性能价格比适当、售后服务好的厂家组成厂家库，推荐采 用无源滤波器、有源滤波器等治理措施，并通过实践不断调整与优化，使有谐波 治理意愿的用户能尽快付诸实施。 ( 4 ) 对用户注入公共连接点的谐波电流，将其当作用户向公用电网排污量 一样进行计量，并实行考核，当谐波电流很小时予以奖励，当谐波电流在一定范 围时，据排污量按比例加收电费，当谐波电流超过一定限值时，再作责令停产治 理处理，这样定能使治理谐波污染，如同提高功率因数一样成为用户的自觉行动。 4 5 浙江大学硕士学位论文 参考文献 参考文献 1 】周建荣，谐波对供电系统及其供电设备的影响 【2 】谢晶，电力系统中谐波的危害与治理，科技资讯2 0 0 6 年1 4 期 3 】 周建荣，单晶硅炉谐波治理方案 4 】周勇、孙鹏涛、关鹏，中频炉的谐波分析与治理，郑州大学学报( 工学 版) 2 0 0 7 年0 2 期 5 】配电网谐波的治理 6 】( 电能质量公用电网谐网q u a li t yo fe l e c t r i ce n e r g ys u p p l y h a r m o n i c si np 2 u b li cs u p p l yn e t w o r k ( g b t1 4 5 4 9 1 9 9 3 ) 【7