電網(wǎng)的諧波危害及抑制技術(shù):電網(wǎng)中諧波問(wèn)題日益嚴(yán)重，文章對(duì)此綜述了諧波危害及抑制諧波的方法。
關(guān)鍵詞 電網(wǎng) 諧波 危害 抑制技術(shù)
隨著電網(wǎng)容量迅速增長(zhǎng)，電網(wǎng)運(yùn)行電壓也不斷提高，國(guó)外輸電設(shè)備電壓已達(dá)１０００ｋＶ?我國(guó)從２０世紀(jì)８０年代開(kāi)始進(jìn)入大電網(wǎng)時(shí)期，輸變?cè)O(shè)備電壓已達(dá)５００ｋＶ。最近開(kāi)始西北地區(qū)黃河上游水電深度開(kāi)發(fā)，國(guó)家電力公司已批準(zhǔn)建設(shè)第一條７５０ｋＶ輸電線路。
隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活水平的不斷提高，除了需要電能成倍增長(zhǎng)，對(duì)供電質(zhì)量及供電可靠性的要求也越來(lái)越多，電力質(zhì)量（Ｐｏｗｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ）受到人們的日益重視。例如，工業(yè)生產(chǎn)中的大型生產(chǎn)線、飛機(jī)場(chǎng)、大型金融商廈、大型醫(yī)院等重要場(chǎng)合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一旦失電，或因受電力網(wǎng)上瞬態(tài)電磁干擾影響，致使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。電梯、空調(diào)等變頻設(shè)備、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、電子式鎮(zhèn)流器熒光燈等已成為人民日常生活的一部分，如果這些裝置不能正常運(yùn)行，必定擾亂人們的正常生活。但是，電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、電子式照明設(shè)備、變頻調(diào)速裝置、開(kāi)關(guān)電源、電弧爐等用電負(fù)載大都是非線性負(fù)載，都是諧波源，如將這些諧波電流注入公用電網(wǎng)，必然污染公用電網(wǎng)，使公用電網(wǎng)電源的波形畸變，增加諧波成份。
??? 近幾年，傳感技術(shù)、光纖、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息技術(shù)日臻成熟。集成度愈來(lái)愈高的微電子技術(shù)使計(jì)算器的功能更加完美，體積愈來(lái)愈小，從而促使各種電器設(shè)備的控制向智能型控制器方向發(fā)展。隨著微電子技術(shù)集成度的提高，微電子器件工作電壓變得更低，耐壓水平也相對(duì)更低，更易受外界電磁場(chǎng)干擾而導(dǎo)致控制單元損壞或失靈。例如，２０世紀(jì)７０年代計(jì)算機(jī)迅速普遍推廣，電磁干擾及抑制問(wèn)題更是十分突出，一些功能正常的計(jì)算機(jī)常出現(xiàn)誤動(dòng)作，而無(wú)法找出原因。１９６６年日本三基電子工業(yè)公司率先開(kāi)發(fā)了“模擬脈沖的高頻噪音模擬器”，將它產(chǎn)生的脈沖注入被試計(jì)算機(jī)的電源部分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在注入１００～２００Ｖ脈沖時(shí)就誤動(dòng)作，難怪計(jì)算機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法正常工作，其原因之一是計(jì)算機(jī)的電源受到了污染。因此，受諧波電流污染的公用電源，輕者干擾設(shè)備正常運(yùn)行，影響人們的正常生活，重者致使工業(yè)上的大型生產(chǎn)線、系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓，會(huì)造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。
??? 國(guó)際電工委員會(huì)（ＩＥＣ）已于１９８８年開(kāi)始對(duì)諧波限定提出了明確的要求。美國(guó)“ＩＥＥＥ電子電氣工程師協(xié)會(huì)”于１９９２年制定了諧波限定標(biāo)準(zhǔn)ＩＥＥＥ—１０００。在ＩＥＥＥｓｔｄ．５１９—１９９２標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了計(jì)算機(jī)或類(lèi)似設(shè)備的諧波電壓畸變因數(shù)（ＴＨＤ）應(yīng)在５％以下，而對(duì)于醫(yī)院、飛機(jī)場(chǎng)等關(guān)鍵場(chǎng)所則要求ＴＨＤ應(yīng)低于３％。
??? １　電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生
??? １．１　電源本身諧波
??? 由于發(fā)電機(jī)制造工藝的問(wèn)題，致使電樞表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布稍稍偏離正弦波，因此，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)稍稍偏離正弦電動(dòng)勢(shì)，即所產(chǎn)生的電流稍偏離正弦電流。當(dāng)然，幾個(gè)這樣的電源并網(wǎng)時(shí)，總電源的電流也將偏離正弦波。
??? １．２　由非線性負(fù)載所致
??? 1.2.1 非線性負(fù)載
??? 諧波產(chǎn)生的另一個(gè)原因是由于非線性負(fù)載。當(dāng)電流流經(jīng)線性負(fù)載時(shí)，負(fù)載上電流與施加電壓呈線性關(guān)系；而電流流經(jīng)非線性負(fù)載時(shí)，則負(fù)載上電流為非正弦電波，即產(chǎn)生了諧波。
??? 1.2.2 主要非線性負(fù)載裝置
??? （１）開(kāi)關(guān)電源的高次諧波：開(kāi)關(guān)電源的示意圖見(jiàn)圖１。它由五部分組成：一次整流、開(kāi)關(guān)振蕩回路、二次整流、負(fù)載和控制，這幾個(gè)部分產(chǎn)生的噪聲不完全一樣；
??? ①一次整流回路噪聲：這是電容輸入型線路，整流脈動(dòng)電壓要超過(guò)Ｃ１上的充電電壓，電流才從電源輸入，電流波形呈脈沖形（圖２），對(duì)這種脈沖狀電流波進(jìn)行“傅立葉展開(kāi)”后，可以看到：除了５０Ｈｚ基波分量外，還有１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ、２００Ｈｚ、２５０Ｈｚ、３００Ｈｚ等高次諧波，這些高次諧波電流全部返回到公用電網(wǎng)中，造成公用電網(wǎng)的波形偏離５０Ｈｚ；
??? ②開(kāi)關(guān)振蕩回路：開(kāi)關(guān)三極管Ｔ１一般以２０ｋＨｚ 以上頻率頻繁通斷，使電路產(chǎn)生高次諧波。其次Ｌ１、Ｌ２線圈間有漏感，在Ｔ１工作時(shí)也會(huì)形成噪聲；
??? ③二次整流回路噪聲：首先，高次諧波流過(guò)Ｌ２－Ｄ５－Ｌ４－Ｃ２產(chǎn)生噪聲。電流突變過(guò)程中在Ｌ２、Ｌ４上的反電動(dòng)勢(shì)也會(huì)形成噪聲；
??? ④控制回路噪聲：在完成控制過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生噪聲。
??? 這幾種干擾可以通過(guò)電源線等產(chǎn)生輻射干擾，也可以通過(guò)電源產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。