金华电网谐波分析及对策金卫河HarmonicAnalysisandCountermeasureforJinhuaPowerNetowrk　　电网谐波的存在，将引起电力设备损坏、保护和自动装置的误动、干扰通讯系统，不能正确计量电度等等，严重危及电力系统的安全运行。我局对220kV变电所及部分110kV变电所进行了谐波普测。根据电网运行情况，对测量情况进行分析，提出了对策，使电网运行更加安全、合理、经济。1　永康、武义地区谐波情况及分析1.1　谐波测量情况
　　220kV方岩变、110kV武义变测量超标情况见表1。表1　谐波测试记录变电所名称电压（kV）2次（）3次（）5次（）7次（）总畸变率（）方岩变220/1.4471.261/1.688方岩变110/1.7331.5770.2852.15武义变350.1032.7192.6110.2963.034武义变100.1322.1432.5390.4862.679　　220kV方岩变110kV母线电压当1号电容器投入时，3次谐波电压含有率最大值与95％概率值分别是1.829％与1.733％，5次谐波电压含有率最大值是1.656％，总畸变率为2.15％，均略超GB/T14549－93国家标准的谐波电压限值。改变运行方式，在1、2号电容器未投或2号电容器投入时，110kV母线电压情况与上述相差不大。
　　110kV武义变35kV母线电压当1、2号电容器投入时，3次谐波电压含有率最大值与95％概率值分别是2.825％与2.719％，5次谐波电压含有率最大值与95％概率值分别是2.658％与2.611％，谐波电压总畸变率最大值与95％概率值分别是3.087％与3.034％，略超国标限值，但谐波电流未超标。
1.2　谐波源分析
　　这一片区谐波源较大的用户是武义有机化工厂，烧碱年产量6000t/a，由武义变经35kV专线供电时，主要负载是六脉动整流负载。六脉动硅整流向电解槽供电时要产生大量的5次和7次谐波，使电网的电压和电流正弦波形畸变，电能质量下降。
　　武义有机化工厂35kV母线谐波电流频谱图与电流波形图见图1、2。图1　谐波电流频谱图图2　电流波形图　　从谐波测试结果中可看出，虽电压的总畸变率在标准范围内，但3次谐波电压含有率2.56％比标准2.4％略有超标。谐波电流5次为9.22A，标准6.28A，7次为5.06A，标准为4.53A，超过标准允许值。从波形图上及谐波频谱图上也反映波形畸变严重。5次、7次谐波电流大，是整流负荷所产生的特征谐波。2　金华、兰溪地区谐波情况及分析
2.1　220kV云山变，谐波测量情况
　　云山变220kV母线电压谐波是以后半夜电网低谷负荷时谐波含有率较大，最大的电压总畸变率为2.76％，其中以3、5次谐波含有率最为突出，3次最大值为2.16％，平均值为1.92％，5次最大值为1.77％，平均值为1.51％，电网高峰负荷时，电压波形畸变率较小，符合标准要求。110kV母线电压波形畸变率情况也与220kV侧相类似。
2.2　谐波抑制措施
　　该地区主要谐波源是兰江冶炼厂，该厂的非线性用电设备为电解铝整流负载。受电电压为110kV，在三相整流机组投入运行时为36相整流，理论上仅存在35次以上谐波。由于电源三相不对称，并存在背景谐波，自耦变的移相角有一定误差，三相磁路也不可能完全对称，因此仍有可能出现较大的3、5次谐波。当3台整流机组因1台故障或检修停运，由于成为不完全的36相整流，会出现与1台整流机组运行相当的11、13次谐波。为限制高次谐波及补偿无功功率，在110kV自耦变的第三绕组10kV侧装设滤波器，总补偿无功为7500kVar，滤波器接线如图3所示。图3　1组滤波的接线图
B-真空开关,K₁、K₂、K₃-隔离开并,L-空芯电感，C₁、C₂-滤波电容　　当3台机组运行时，3组滤波投入、切除时兰冶110kV母线电压基波及谐波如表2所示。表2　滤波器投切对谐波的抑制

谐波滤波切除滤波投入基波(V)61.4363.013()2.1621.5445()0.8990.9167()0.3720.34011()0.1420.14513()0.2650.24533()0.1320.087畸变率K()2.461.938　　从表中可以看出，在电网低谷负荷、系统背景谐波较大的情况下，滤波器投入后3次谐波含有率从2.162％减少到1.544％，减少了28.6％，5次谐波略有放大，11次和13次也减小了，电压畸变率从2.46％减为1.938％，减少了21.2％，滤波效果是显著的。由于系统背景谐波电压过大，滤波器投入的电压畸变率仍接近规定的限值。补偿部分无功后110kV母线基波电压升高约2.5％。3组滤波器投入后，对220kV云山变的谐波状况也相应有了较大改善。3　义乌、东阳地区谐波情况分析3.1　谐波测量情况
　　220kV宾王变和220kV东阳变谐波测试情况基本正常，但110kV稠城变电所主变10kV侧及城中214、城北213线的谐波电流较大。
　　稠城变主变10kV电流总谐波畸变率达15.3％，其中5次谐波分量最大为13.5A，其次为3次达8.1A，7次为2.4A，其余各次谐波分量较小。
3.2　测试结果分析
　　稠城变电容器基波等值容抗为X_C=33.61Ω，串联6％电抗器的感抗为X_L=0.06×33.61=2.02Ω，根据母线短路阻抗，大方式时谐振频率为：，小方式时谐振频率为：，即电容器容抗与串联电抗器和系统感抗的谐振次数为：3.76～3.88次，也即与3次较为接近，而主变10kV侧又含有较大的3次谐波电流，故可能对3次谐波有较大的放大作用。4　结论　　(1)金华电网谐波超标情况不严重，有个别指标轻微超标，电网谐波含量以3、5次为主。
　　(2)从电容器投、停情况下的谐波测量结果表明，电容器对谐波基本上没有影响，部分电容器的投入对电网谐波略有改善。
　　(3)由于电网以3、5次谐波为主，变电所无功补偿电容器组选用6％的串联电抗器，应考虑对3次谐波有放大作用。110kV稠城变无功补偿电容器组原设计选用6％串联电抗器，该电容器的容抗与串联电抗器及系统感抗谐振次数接近3次，对3次谐波可能有放大作用，应优选电容器的串联电抗率以避免造成谐波放大。
　　(4)武义有机化工厂是典型的整流负荷，属谐波源用户，谐波电压总畸变率在标准范围内，但3次谐波电压含有率略有超标，要从设备上进行改造，采取消谐措施，如提整流脉动数等，以保证电能质量的合格。
　　(5)兰溪云山变谐波情况在兰江冶炼厂110kV整流所滤波器投产后谐波情况有较大改善。3次谐波含有率在后半夜偏高的原因与系统内变压器群激磁电流的谐波含量增加有关。变压器激磁电流只含奇次谐波，且以3次为主。在夜间，由于运行电压偏高，铁芯饱和程度变深，又值轻负荷时期，激磁电流占总电流比重较大，故而3次谐波增加就显著了。金卫河（金华电业局　金华　321001）(收稿日期：1999－10－08)

来源：中国电力资料网