周培庆
新浦化学（泰兴）有限公司 江苏省泰兴市 225400
摘 要：叙述整流装置谐波产生的原因、危害，介绍谐波治理的常用方法。并以35KV配电系统谐波治理为例，介绍了谐波吸收装置以及吸收效果。
关键词：整流装置 谐波
引言
近几年，氯碱企业发展很快，规模越来越大，大型电解装置采用复极式离子膜电解槽，直流供电采用大功率可控硅整流装置。整流装置是一种非正弦受电设备，因而从交流电力系统中取用的电流也是非正弦的。这种非正弦电流波形根据系统参数、整流装置相数、接线和运行条件的不同发生畸变。这种畸变的电流波形按傅氏级数可分解成基波和一系列振幅和频率不同的谐波。因此整流装置已经成为氯碱企业电力系统的主要谐波源，给供配电系统的安全、经济运行带来了很大的影响。因此应引起重视，并采取措施来减少谐波。
1 谐波
谐波是一个周期电气量中频率大于基波非正弦周期量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。谐波次数为谐波频率与基波频次的整数比。由于谐波频次高于基波频次，因此谐波也称为高次谐波。
2 谐波产生的原因
氯碱企业电解用大电流直流电源是由交流电通过整流变压器和硅整流控制柜组成的整流装置整流获得的，整流装置接入正弦交流电压运行时，整流柜各桥臂轮流导通，经过整流臂的电流波形近似矩形波，因此整流变压器各项绕组中电流波形也不是正弦波，这种波形除基波电流外，还有各次谐波电流。当有相位控制时，控制角越大，电流的起伏也越大，整流变压器网侧电流谐波分量也越大。因此整流装置就是一个谐波源，它将使整流变压器网侧（电源侧）波形畸变。
3 谐波的危害
大量非线性负载的授入，50HZ的交流高频电流将成为含有高次谐波的畸变电流。这种畸变电流流经电源和系统阻抗时，将使供电电源电压波形发生畸变，给电网、系统中运行的设备、仪表仪器等带来很大危害。谐波对系统、设备的危害主要有：
（1）对变压器的危害
谐波电流能增大变压器绕组和铁芯上的损耗从而降低电网电压，降低变压器的实际使用容量，谐波还导致变压器噪声增大，能使变压器出现过热，缩短使用寿命。
（2）对电动机的危害
谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐波电流，当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声，降低使用寿命。
（3）对电力电容器的危害
当电网存在谐波时，投人电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加，电容器异常发热声音异常，缩短电容器的使用寿命。严重时，使电容器过电流和过负荷，引起电容器爆炸。
（4）其他危害
谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，影响低压开关脱扣，使电器测量仪表计量不准确，高次谐波可使电力线路的电能损耗增加，还可能使供电系统发生电压谐振，从而在线路上引起过电压，有可能击穿线路设备的绝缘，造成电气设备的故障，威胁供配电系统的稳定与安全运行。例如，我司一台高压风机，采用变频运行时，就多次受谐波影响，导致变频器保护误动作，造成风机跳停、影响装置运行的后果。
3 谐波的治理
（1）合理装设无源交流滤波器
这种途径是现阶段最常见、最实用、最有效的抑制高次谐波的措施。无源滤波装置由电力电容器、电抗器和电容器联结成的交流滤波器组合而成，运行中它和谐波源并联，除作滤波外兼作无功补偿。
（2）装设有源滤波器
利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。输出电压中含有基波以外的其它谐波，较低次谐波对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高次谐波通常使变频器输出电缆漏电流增加，使电动机出力不足，可以采用以下方法抑制：
1）安装电抗器。在变频器的输人输出端串联合适的电抗器或安装LC型谐波滤波器，达到抑制谐波的目的。
2)设置专用的谐波器。设置专用的谐波器用来检测变频器的相位，并产生一个与谐波电流幅值相同而相位正好相反的电流，从而有效地吸收谐波电流。
3)增加变频器供电电源的内阻抗。在有条件或新安装变压器时选择短路阻抗较大的变压器。通常电源设备的内阻抗可以缓冲变频器直流滤波电容的无功功率作用，内阻抗越大，谐波含量越小。
4 实例分享
我司整流系统在产生了大量谐波并导致电流电压畸变，造成电源污染，影响设备的安全运行。具体情况如下：（1)影响高压变频器误动作，造成变频器所带高压电机意外调停；（2)谐波污染整流同步电源，造成整流装置意外连锁；因此，从设备安全运行角度看，必须对谐波进行分析治理。
（1）治理前谐波测试
谐波治理前，对整流变35KV进线柜，35KV母线进线开关处谐波
进行检测，检测结果谐波电压含有率9%左右（23、25次），电流谐波9%左右（11、13次）。
（2）治理方案
在35KV母线上增加（并联）滤波电容器补偿装置
（3）治理后谐波测试
滤波电容器补偿装置投运后，在对同地点谐波进行检测，检测结果谐波含有率降至2%左右。
5 结束语
谐波是电能质量的一大问题，数据丢失、计算机误动作、短路器无故跳闸、设备过早失效和电气设备过热等电气故障都是由谐波造成的。随着科学的不断进步，谐波治理技术也将得到长足发展，在提交电源质量、保护电气设备等方面得到更加广泛的应用。
参考文献
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