电力计量中电力谐波的影响及处理胡郧霞

胡郧霞

摘要：电力谐波是设备运行中不可避免的一种干扰现象，电力谐波主要是由电力设备内的硬件导致的，这种干扰是不可避免的，只能够通过一些对策减少干扰。电力谐波也会对电力计量产生影响，导致了电力计量出现严重的误差。因此，一定要重视电力谐波在电力计量中的应用及发展，减少电力谐波的干扰。下面文章结合工作实际，分析电力谐波对电力设备产生的影响，最后提出谐波治理方法，希望对电力企业有所帮助。

关键词：电力工程；谐波；治理对策

电网上的谐波存在，已经越来越影响到企业的安全生产和经济效益。电力谐波除了对继电保护装置、计算机、测量仪器以及通信系统产生不利影外，谐波功率的大小和方向在一定程度上决定电能表的误差大小，电力谐波的功率被电能表所计量，导致各方经济效益受损，因此，电力谐波不仅仅关注电网运行安全可靠，还关系到供电和用电各方的电能计量的经济利益。

1电力谐波产生的原因

电力谐波产生的因素众多，但主要可分为三个方面的原因。①发电源质量不高产生谐波。一般来说，发电机都是三相绕阻，发电机的绝对对称在实际的制作过程中是几乎不可能达到的，这就必然使得发电机的铁芯同样不可能达到绝对的均匀状态。因而在进行发电的过程之中，发电源不可避免的会产生十分少量的谐波。②在实际的电能运输过程之中，也难以避免的产生谐波。对于电能的输送，需要依靠电力变压器才能完成输送，由于变压器铁芯饱和、变压器设计经济性和非线性磁化曲线等各方面因素的影响，往往会导致奇次谐波存在于磁化电流中。一般情况下，越高的变压器铁芯饱和程度，就有有越高比例的谐波电流。③在对电能进行实际使用的过程之中，设备也往往会产生谐波。就目前情况来看，电源开关、电力机车以及铝电解槽等多个领域已经普遍使用晶闸管整流技术，由此导致大量的谐波在配电系统的使用中得以产生。由于整流装置使用的是单相整流电路，在使用中常常会导致许多奇次谐波电流的产生，一般来说三次以上的谐波就能产生30%的谐波，并且电容值的增加会不断提高谐波的含量。

2电力谐波对电力设备的影响

2.1对电感电表的影响

电感式的电表是利用磁感应来推动器件的转动的，在此基础上完成计量。电感式的电表在工作的过程中，电压线圈所产生的磁通主要分为两个部分：一部分是不穿过铝盘，利用左右铁轭形成分工作流通，另一部分是穿过磁盘利用回磁板，从而形成的工作磁通。电流线圈在运行的过程中所产生的磁通会两次的穿过铝盘，在电流组件的作用下，就会形成回路。这是因为电流线圈和电压线圈所产生的是交变磁通。这样就会在不同的位置穿过相应的铝盘，导致了铝盘会产生相应的感应电流，感应电流会和磁场相互作用，在这样的情况下，就能够推动铝盘进行转动，铝盘的转动和负载有功功率呈现正比例关系。电感式的电表在设计的过程中，主要是以基波为基础进行设计的，这样就导致了产生的电流和电压呈现一种畸变的状态，从而提高了电力计量的准确性。

2.2对电力电容器的影响

电力谐波容易引起电力电容器过热、损坏，也容易引发故障，缩短电容器的使用寿命：（1）并联电容器在电容器组回路阻抗为容性时，对谐波电流起到放大的作用。当电容器组回路容抗与系统等值感抗构成谐振条件时，产生的电流谐振，会将谐波电流放大数倍，因此，电容器会形成过电流，另外，放大了的谐振电流也会使得电容器的损耗飙升，容易引起电力电容器的过热或者损坏；（2）电力谐波电压增高亦会增加电力电容器的老化，使得电力电容器的附加损耗和损耗系数等都增加，最终会引发故障与缩短电容器的寿命。

2.3电力谐波导致中线导线过热

在三相接线时，每个相线与星形接法的中点电压之间会有相位移动（120°），因此，在每一相的负荷都相同时，流过中线的电流是0。在三相负荷不平衡状态下，只有一部分电流可以流入中线，即去掉均衡值之后的电流。施工者利用这一现象，则可把中线导线的容量适当缩减一半。但是在实际情况中，有谐波存在，就使情况不那么简单。谐波电流不能像基波电流一样相互抵消，事实上，谐波都是三次谐波的奇数位（即“3N倍”谐波）在中线上的矢量相加。经过最新的研究，结果表明，当电流为100A时，中线的电流高达150A。即流过中线的电流极易变成接近两倍相电流的大小，然后流过一半截面的中线导线，就非常容易导致中线导线过热问题。

3电力谐波治理措施

3.1谐波电表的发展

实际上已经出现了关于谐波干扰的抗性设备仪表，能够特定应用在有谐波的地方，不过，由于收费准则尚未统一起来，没有确定的价格，因此尚不能大范围采用，但这不影响此仪表的性能优势带给人们的启发，它的抗谐波意义是巨大的。它的功能体现在有可能实现由机器运行，零件失效，平衡度被破坏造成的计量数据失效状况为零。这种电表起源就是电能表，通过更精细的技术加工而得到。采用大容量芯片，汉字点阵字库、A/D结合DSP结合CPU的形式，不断完善独立计算和计量的专用芯片，从而拓展了大量程、宽量限的电表，由此实现了对谐波和基波的进行分别测量而区别计量的能力，这样电表就具备了计量基波有功电能、基波无功电能、实际消耗电能、总电能等。全新的改进电子式电表具有更加宽的频率响应，误差频率特性曲线将更加的平直，所以对于有谐波存在的环境中，新式的电表即使有误差的存在，比起从前的感应式仪器来说，也是相当微弱的。而且在两种波的区分测量上效果很好。

3.2确保电力计量方法的准确性

在电能的使用领域中，一般分为工业用电和居民生活用电。对于工业用电，对电力进行计量通常使用的电能表都是多功能电子式的计量表，而对于居民生活用电或者非工业用电，在电力计量方面，大多使用的都是感应式电能计量表。在用电领域，用户的类型多种多样，所以，在对电能的收费方法进行选择的过程中，应当要体现较强的差异化特征，以适应不同的用电用户类型。对于电能表，其只能有效测量基波功率，而对谐波功率的却不能进行有效的测量。由此，应当充分运用智能电能表，不但能够有效的测量基波功率，而且能够对谐波大小、方向和潮流进行明确。

3.3对电力谐波进行科学合理的运用

现阶段，在电力谐波的影响下，对电力计量主要有以下三种方式的划分。①对于电力系统中的谐波，电力计量人员可以对其进行过滤，或者直接忽略，以此使电表计量提升抗干扰的能力，只对基波功率进行测量。②对电表功率的反应能力进行有效的提升，对于实际使用的电量，电能计量表能够准确的进行显示，促使电量统计更加便捷、更加准确。在这一种计量方式中，基波功率和谐波功率进行了整合，然后一起进行计算，也就是所，基波与谐波在电能的实际计量中不进行区分。③在对电能进行实际的计量工作当中，对于基波功率和谐波功率，计量人员可以进行明确的区分，以此使基波功率与谐波功率能够得到准确的计量。

综上所述，如何有效解决电网中的谐波问题，必须得到电力部门与用电客户的重视。导致谐波产生的单位要尽最大努力减少谐波的产生，电力企业也应尽最大可能提升电网的抗谐波骚扰能力。

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