低压配电系统的谐波来源及防治探讨

1、低压配电系统的谐波来源及防治探讨 摘 要 城市污水处理厂是我国市政工程的一部分，关系着我国污水的处理效果。城市污水处理厂的低压配电系统，其在建设中使用了大量的非线性设备，导致系统受到严重的谐波危害，直接降低了低压配电系统的运行效率，无法保障城市污水处理厂的安全性和经济性。本文结合城市污水处理厂低压配电系统的运行，分析谐波防治的策略。 【关键词】城市污水处理厂 低压配电系统 谐波防治 城市污水处理厂内，积极引进非线性设备的应用，虽然提高了污水处理的效率，但是在低压配电系统内造成了谐波干扰，无法保障供配电的可靠性。城市污水厂在低压配电系统运行中，提出了谐波防治的要求，目的是降低谐波对供配电系统的干

2、扰，提高供电系统的稳定性，进而满足城市污水处理厂的需求。 1 低压配电系统的谐波来源 1.1 设备元件 低压配电系统内的设备元件，是指处理厂引进的非线性电气设备、元件，如：直流屏、软启动器等，此类设备在运行中，容易产生谐波电流，干扰低压配电系统的运行。例如：直流屏设备，包含开关、充电器等模块，启动时就会造成5次、7次的高频谐波电流，对周围的低压配电系统造成很大的干扰。 1.2 弱电系统 弱电系统是处理厂低压配电的一部分，污水处理厂比较重视弱电系统的建设，如通信系统、监控系统等。弱电系统大多使用开关、电源等设备，在弱电系统内引起3次及以上的谐波，破坏弱电系统的稳定性，不利于低压配电系统的可靠性。

3、 1.3 运行电源 处理厂低压配电系统内安装的电源设备，在检修过程中会形成电弧，而电弧本身具有负阻特性，很容易演变成谐波。虽然电源电弧是短时间现象，但是属于不可忽视的谐波来源，也是谐波治理的对象，消除运行电源的谐波，才能保障系统的安全。 2 低压配电系统的谐波危害 结合城市污水处理厂的运行，分析低压配电系统中的谐波危害，主要分析谐波对低压配电系统设备的危害。 2.1 对变压器危害 谐波产生后，增加变压器的铁损、铜损，导致变压器运行中出现噪声。污水处理厂内的变压器，采用y型接线方法，能够引起3次及整数倍的谐波，而且低压配电系统内的其他谐波，会传送到变压器端，逐步放大谐波电流，加大变压器损耗，由此

4、降低变压器的使用寿命。 2.2 对电动机危害 低压配电系统的谐波，会干扰城市污水处理厂的电动机运行，降低运行功率的同时增加损耗。负序谐波对电动机的危害最大，其可产生反向的旋转磁场，导致电动机转矩下降，再加上正序分量的影响，造成电动机抖动、噪音。污水处理厂如果需要保证电动机输出功率一致，就需要适当调整输入电流，输入电流比原本要大，进而增加了功率。 2.3 对电缆的危害 城市污水处理厂低压配电系统中，涉及到复杂的电缆配线，系统内出现的零序电流，会重新叠加在中性线的位置上，对系统中的电缆、电线等，造成很大的危害。低压配电系统对电缆的危害，集中体现在高次谐波方面，尤其是300hz5次谐波，不仅会增加电

5、缆阻抗、损耗，还会影响电缆的绝缘效果，造成短路事故。 3 低压配电系统的谐波防治 3.1 使用含电抗的补偿系统 城市污水处理厂在变配电室内，利用电抗器构成补偿系统，实现电容补偿，构建稳定的电磁兼容环境，积极防治系统谐波。电抗补偿治理谐波的原理是：在供配电系统内，串联电抗器，利用电抗器提供系统阻抗，用于抑制谐波的频率，系统内存有高低不等的谐波，电抗器的应用，形成了串联谐振电路，对高低谐波都有明显的干预作用，实现电容补偿。电抗器可以提供集中或分散的补偿，当系统内串联电抗器时，电抗器电抗xl与窗帘谐振阻抗wl相等，补偿电容容抗xc=l/（wc），谐振条件xl=xc时，提供一个额定频率fe，计算电抗率

6、p，取f0=fe/p1/2，如果谐振电路地域fo基波，表明电抗有电容补偿的作用。 以某城市污水处理系统为例，分析电抗补偿在谐波防治中的应用。供配电产生的谐波有150hz（3次）、250hz（5次），该污水处理厂在供配电中安装电抗器，电抗率p=12.5%，f0=141hz，根据补偿曲线显示，150hz3次谐波进入低阻抗的状态，表明3次谐波处于吸收的状态，但是250hz5次谐波没有变化，重新选择电抗率p=4.5%，f0=236hz，获得补偿曲线，显示250hz5次谐波有低阻抗状态，通过结合两条补偿曲线，即可同时抑制3次、5次谐波。由此，该污水处理厂在低压配电系统内，使用双电抗系数（12.5%+4.

7、5%）的电抗器，治理供配电系统的谐波，将双电抗系数的电抗器，与电容设备串联，按照12.5%+15kvar/4.5%+15kvar组合，促使其可根据供配电负荷，实现轮换投切，有效抑制系统谐波。 3.2 增加母排的中性线截面 电抗器在污水处理厂的低压系统中，起到谐波抑制的作用，但低压配电中，还存在非线性的电缆、低压柜，同样存在谐波，所以采用增加母排中性线截面的方式，治理此类谐波，具体措施有： （1）照明回路中，当三项负荷处于平衡分配状态时，中性线截面=相线即可； （2）三相负荷不平衡，先要确保中性线负荷不过载，再设计截面，基本是中性线截面相线，选用高一级的电缆，实现谐波防治。 3.3 落实低压配电

8、系统管理 管理是防治谐波的一类方式，城市污水处理厂应该根据低压配电系统的运行，提出管理的方式，辅助抑制谐波。首先处理厂需定期测试低压配电系统内的谐波，如果系统内需要接入大容量设备，必须安排谐波测试工作，配置电抗器/电容器组合，消除系统内的谐波；然后管理好电抗器/电容器组合，掌握低压配电系统接入点的参数，计算可能放大的谐波谐振，根据实测结果实现阻抗设计；最后处理厂每次安装大型补偿设备后，测试电容器，谐波电压放大率1.5倍，降低谐波的发生机率。 4 结束语 城市污水处理厂是城市运营的主要结构，其中低压配电系统为处理厂运营提供了能源。低压配电系统的运行滚成中，需要全面做好谐波防治的工作，保障低压配电系统的稳定性，满足城市污水处理厂的能源需求，进而提升城市污水处理厂的工作效率。 参考文献 1张永良.城市污水处理厂低压配电系统谐