谐波治理的核心要点在于抑制谐波源产生、阻断谐波传播路径、补偿谐波影响,同时需结合预防性措施与针对性治理手段,具体可从以下五个维度展开:
一、源头控制:减少谐波产生
优化设备设计
对整流装置、变频器等非线性负载,增加相数或脉冲数(如将6脉波升级为12脉波整流),可显著降低谐波含量。例如,12脉波整流器的谐波阶次提升至12n±1次,幅值降低40%-50%。
采用高频调制技术时,优化开关频率(如光伏逆变器开关频率控制在2-20kHz),减少高频谐波分量。某光伏电站实测数据显示,优化后并网点电流总谐波畸变率(THDi)从12%-15%降至5%以内。
选择低谐波设备
优先选用具备谐波抑制功能的设备,如谐波阻断型LED驱动器、18脉波整流变频器等。例如,工业变频设备采用18脉波整流拓扑后,THDi可降至8%以下。
二、传播阻断:限制谐波注入电网
安装滤波装置
无源滤波器(LC滤波器):通过电感、电容和电阻组合构成滤波电路,滤除特定次谐波(如3、5、7次)。其结构简单、成本低,但滤波特性受系统阻抗影响较大,且可能引发谐振。
有源滤波器(APF):动态跟踪补偿谐波电流,可同时补偿谐波和无功功率,且不受系统阻抗影响。例如,并联有源滤波器通过产生与负载谐波相反的电流分量,实现谐波抵消。
混合滤波器:结合无源与有源滤波器的优势,如并联有源滤波器与并联无源滤波器配合使用,可同时实现特定次谐波滤除和动态补偿。
改进变压器接线组别
采用Dyn11联结组别的变压器,其三次谐波电流可在D接线高压绕组的闭合回路中流通,从而抑制三次谐波注入电网。例如,在低压配电系统中使用该组别变压器,可有效减小中性线中的谐波电流。
串联高频阻流装置
在高压线路上串联高频阻流装置,阻塞高次谐波在系统中的流动。例如,长距离输电线路加装12%电抗率的串联电抗器,可防止谐振现象。
三、补偿措施:抵消谐波影响
无功补偿装置
在谐波源附近安装并联电容器进行无功补偿时,需串联电抗器以防止谐波放大。例如,对6脉冲整流线路,电抗器感抗值应满足XL=4.5%-6%XC(5次以上谐波);对有3次谐波的线路,XL=12%-13%XC。
采用同步电动机或电动机无功功率就地补偿装置,提高功率因数的同时减少线路损失。例如,大容量连续工作制的电动机(如风机、水泵)采用就地补偿后,总电流减小,变压器负载率提高。
动态电压恢复装置(DVR)
在敏感负荷侧安装DVR,实时检测电源状况并动态调整电压。当发生电压骤降或谐波污染时,DVR可在1/4周期内合成幅值、频率和波形受控的电压,补偿至系统所需水平。例如,DVR的设计功率仅为负荷容量的1/5-1/3,且损耗远低于UPS。
四、监测与管理:实现闭环治理
设置谐波监测点
在电网关键节点(如变电站、用户侧)安装谐波监测装置,实时采集电压、电流谐波数据。例如,对具有谐波源负荷的用户,在业务扩充阶段审查治理措施方案,并在建设阶段严格监督实施情况。
加强需求侧管理
实行分时电价,通过经济手段引导用户削峰填谷,降低负荷峰谷差,提高系统负荷率。例如,适当加大峰谷电价差,可有效减少谐波源设备的集中运行时间。
