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电网谐波治理技术研究

目录

谐波问题现状及影响

谐波检测与评估方法

谐波治理技术与策略

清华大学谐波治理研究成果

电网谐波治理挑战与对策

总结与展望

谐波问题现状及影响

01

谐波产生原因分析

电力系统设备非线性特性

如变压器、电抗器等设备的非线性特

性，导致系统电压、电流波形畸变，从而产生谐波。

电力电子设备广泛应用

整流器、变频器、开关电源等电力电子设备在电力系统中大量使用，这些设备在工作时会产生高次谐波。

不平衡负载

三相负载不平衡时，会导致中性点偏

移，从而产生谐波。

加速电气设备老化

谐波会使电气设备的绝缘材料受到损害，缩

短设备使用寿命。

增加设备附加损耗

谐波会导致电气设备产生附加损耗，降低设备效率。

影响继电保护装置动作

谐波可能导致继电保护装置误动作或拒动，影响电力系统的安全稳定运行。

干扰通信系统

谐波会对通信系统产生干扰，影响通信质量。

谐波对电网设备危害

国内谐波治理情况

国内已经制定了一系列谐波治理相关标准和规范，如《电能质量公用电网谐波》等。同时，国内也研发了多种谐波治理装置和技术，如无源滤波器、有源滤波器等。

国外谐波治理情况

国外在谐波治理方面起步较早，已经形成了较为完善的谐波治理体系和技术标准。同时，国外也广泛应用了各种先进的谐波治理装置和技术，如静止无功补偿装置（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）等。此外，国外还注重从源头上控制谐波的产生，通过改进电力电子设备和负载特性来减少谐波的产生。

国内外谐波治理现状

谐波检测与评估方法

02

基于瞬时无功功率理论的谐波检测

该理论通过计算瞬时无功功率来识别谐波成分，具有原理简单、动态响应速度快的特点。但在实际应用中，其检测精度受滤波器的影响较大，且仅在时域进行变换，不利于频谱分析。

基于傅里叶变换的谐波检测

傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的方法，适用于对周期性信号的频谱分析。在谐波检测中，通过对电压、电流等信号进行傅里叶变换，可以准确识别出各次谐波的成分和幅值。

谐波检测原理及技术

用于描述谐波成分在总信号中所占的比例，是评估谐波污染程度的重要指标。

谐波含有率

谐波畸变率

谐波功率

反映谐波对信号波形畸变的影响程度，是评估电能质量的重要指标之一。

表示谐波成分所产生的功率，可用于评估谐波对电网设备的影响。

03

02

01

谐波评估指标体系构建

案例分析一

某工业园区电网谐波治理。通过对该园区电网的谐波检测与评估，发现其谐波污染严重，主要谐波源为大型整流设备和变频设备。针对该情况，采取了安装谐波滤波器、优化设备布局等措施进行治理，取得了显著效果。

案例分析二

某城市配电网谐波治理。该城市配电网存在多处谐波源，导致电网谐波污染严重。通过谐波检测与评估，确定了各谐波源的贡献度，并采取了针对性的治理措施，如安装有源滤波器、加强用户管理等，有效降低了电网谐波水平。

实际应用案例分析

谐波治理技术与策略

03

安装无源滤波器

在电力系统中安装由电感、电容等元件构成的无源滤波器，可以吸收谐波电流，从而减少对系统的影响。这种技术具有结构简单、

成本低等优点。

增加整流相数

对于具有整流元件的设备，通过增加整流相数或脉动数，可以有效抑制低次谐波。例如，将整流相数从6相增加到12相时，谐波电流将大幅下降。

使用有源滤波器

有源滤波器能够实时检测并补偿谐波电流，使得电网中的电流波形更加接近正弦波。这种技术适用于谐波含量较高且需要精确补偿的场合。

被动式谐波治理技术

脉宽调制技术

通过对电力电子设备的开关频率和占空比进行精确控制，可以使得输出电流的波形更加接近正弦波，从而减少谐波的产生。

功率因数校正技术

功率因数校正技术可以使得电力电子设备的输入电流与电压同相位，从而减少无功功率和谐波的产生。这种技术广泛应用于电力电子设备中。

多重化技术

将多个电力电子设备或者整流装置进行多重化组合，可以使得它们的谐波相互抵消，从而降低总的谐波含量。

主动式谐波治理技术

建立完善的谐波管理体系

制定谐波管理标准和规范，明确谐波治理的责任和义务，加强谐波监测和数据分析，为谐波治理提供科学依据。

推广先进的谐波治理技术

积极推广被动式和主动式谐波治理技术，鼓励使用高效、环保的谐波治理设备，提高谐波治理的效率和水平。

加强谐波治理的监管和考核

建立谐波治理的监管机制和考核指标体系，对谐波治理的效果进行评估和考核，确保谐波治理工作的有效实施。同时，加大对谐波超标企业的处罚力度，提高谐波治理的威慑力。

综合治理策略探讨

清华大学谐波治理研究成果

04

项目背景

随着电力电子技术的快速发展，电网中谐波污染问题日益严重，清华大学电机工程与应用电子技术系针对此问题展开了深