供电方和用电方的谐波治理方案

谐波(harmonic wavelength)，它在振动学里被认为一个振动产生的波是一个具有一定频率的振幅最大的正弦波叫基波，这些高于基波频率的小波就叫作谐波。一般是对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。谐波在日常工业生产生活中会产生一定的影响，我们应该怎么进行治理呢。谐波治理必须从设计入手，尤其是供配电网系统，通过供配电网的合理设计，可以抵消特定次谐波。我们从供电、用电两个方面简述谐波治理方案及谐波滤波装置的选用。

供电方谐波治理方案

在电力系统中，供电电压波型是中心对称的，因此基本上不含有偶次谐波，主要存在在奇次谐波，而三、九次谐波可以通过Y0/△、Y/△接线组别进行隔离。而11、13次以上谐波由于其频率比较高，而且输电线路有一定电感量，对地又有一定电容量，相间及线间也有一定电容量。因此，高次谐波在线路传输过程中衰减比较快，同时高次谐波在电网中所占的比重也不大，故在电力系统中不作为主要整治对象。例如在10kV配电系统中，配变采用Y/Y0接线，Y0(400V)侧由于有非线性用电设备，会产生三、五、七……次谐波，五、七次谐波可以用并联LC滤波器进行治理，而对三次谐波往往采用串联谐振使三次谐波在主变一次侧和二次侧之间进线隔离，其原理(见上图所示)如下：当L、C并联谐振在三次谐波频率时，三次谐波电流流不过主变二次侧线圈，从而使主变一次侧感应不出三次谐波的电压分量，同时使中性线三次谐波电流大大下降。有意识的将配变中间相改接A或者C相，减少变压器群产生的谐波。

为此对于谐波治理方法可以有以下五种基本方法：其一是将配变中间相改接A或者C相，减少变压器群产生的谐波;其二是采用△/Y0、△/Y接线组别的变压器，隔离三、九次谐波;其三是采用L、C并联无源滤波器，对五、七次谐波进行治理;其四是采用L、C串联无源滤波器，对三次、九次谐波电流进行阻塞;其五是增加电网系统容量，即增加了谐波允许值。

用电方谐波治理方案

根据装置的原理不同，可分为静止型无功动态补偿装置SVC，无源电力滤波装置(PF/FC)和有源电力滤波装置(APF)。

1、有源滤波器(APF)的选型

有源滤波器(APF)的应用特征

有源滤波器的基本原理是从电网中检测出谐波电流，经内部芯片快速计算、分析、比较，控制主功率单元产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波成分。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。下图为有源滤波器(APF)基本架构。

从图片中可知，APF根据电网和负载性质，分别有三相三线系列和三相四线系列有源电力滤波装置，三相三线系列主要针对整流器、变频器、大型UPS、中频炉、电弧炉等工业型大容量非线性负荷，拥有高效的滤波能力，能同时滤除2～31此谐波，小于20ms的响应时间，具备一拖四扩展功能。该系列APF能彻底消除因三次谐波产生的中性线谐波电流，并消除2～31次全部或选定次谐波。该系列APF体积小，具备完全的通讯功能，是保障电力系统安全的重要电气设备。有源滤波器APF的构建简单，补偿特性不受电网阻抗的影响，只需按照所需谐波电流配置。

2、无源滤波器PF(FC)的选型

无源滤波器包估低压无源滤波器(简称PF)和中高压无源滤波器(简称FC)。

无源滤波器的应用特征(在此仅以低压无源滤波器为例乍作说明)

无源滤波器是通过L、C串联或并联，使其在某次谐波产生谐振，当发生串联谐振时，使滤波器两端该次谐波的电压很小，几乎接近零，这类滤波器往往接在变压器的二次侧出口处，从而使变压器的一次侧该次谐波的分量也很小，达到对该次谐波治理的目的。

3、 静止型动态无功补偿装置(SVC)的选型

静止型动态无功补偿装置(SVC)的应用特征

对于大型电弧炉负荷，运行时既有大量谐波产生，同时由于冲击性负荷产生电压波动、电压闪变和三相不半衡，此时需要采用静止则动态尤功补偿装置(SVC)进行谐波治理。SVC主要有晶闸管控制电抗器(TCR)型和晶闸管投切电容器(TSC)型以及这两种形式的组合。下图为静止型动态无功补偿装置(TRC型) 架构图，它由SVC构建示意图和SVC工作波形图合成。

从下图可知，由于静止型动态无功补偿通常需要与无功补偿及滤波电路结合使用，—般采用TCR+FC(高次谐波滤波器)方式。晶闸管控制电抗器(TCR方式)产生变化的感性无功功率，每相由两组反并联品闸管与一个电抗器串联组成，在35KV及以下电压等级可以采取直联方式。