探析电力系统谐波对电力计量的影响

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文章 编 号 ：２ ０ ９ ５ ～６ ８ ３ ５（ ２ ０ １ ５）１ ２—０ ０ ８ ９—０ ２
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Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ＆ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ￣ ｉ ｏ ｎ Ｉ 科 技 与创 新
探 析 电力 系统 谐 波 对 电 力计 量 的影 响
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ７ １ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． １ ５ ９ １ ３ ４ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｋ ｊ ｙ ｃ ｘ ． ２ ０ １ ５ ． 各方面的用 电量骤增 ，电力计量工作显得更 为 重要 ，直接关系着 电力企业 的经济利益 。虽然 电力计量 的方法 在不断改进 ，但其精确度依然会受 到其他方 面的影 响 ，尤其是 电力系统谐波 。为 了满足越来越高 的用 电要求 ，许 多非线 性负 荷的电子设备和大功率感性负载应用越来越多 ，同时 ，也 产生 了大量谐波 ，对 电力计量工作产生 了较大 的影响 。如果不 能正 确处 理电力谐波 ，则极易造成 电量损失和经济损失 ，因此 ，必 须清楚地认识 电力谐波 的危 害。 １ 电 力 系 统谐 波及 其 来 源分 析 １ ． １ 电力谐波 在交 流电网中 ， 任何 与工频频率不 同的成分都可称为谐波 ， 可将 其分为有功功率和无功功率两种 ，前者直接对 电力系统运 行起 作用 ；后者主要为滤波条件和方法 的研究工作提供必要依 据 。电压 波形和电流所含谐波程度不同 ，因此 ，从严格意义上 讲 ，它们 并不是正弦形式 。谐波的存在方式主要有谐波 电流 、 谐 波电压和谐波功率 。在 电力系统 的运行 中，如果有大量谐波 产生 ，则会降低电能生产 、传输和使用 的效率 ，进而造成 电量 浪费 ，且 极易引起电气设备升温 、产生大量噪声 ，最终加速绝 缘老化 ，出现各种故障 。一旦引起局部 串／ 并联谐振 ，则很有可 能烧毁 电气设 备 ，进而阻碍了整个系统的运行。此外 ，还会导 致继 电保 护装 置误 动作 ，影 响到电力计量的精准性。近年来 ， 电力 系统 中许多新 电子设备得到 了广泛应用 ， 谐 波也随之增多 ， 对周 围的通信 系统 和环境危害极大 ，引起 了人们的高度关 注。 １ ． ２ 电力谐 波来 源 电力谐波 的来源主要 以下 ３个 ：①输配 电系统 。变压器是 产生谐波 的主要来 源 ，与其 内部 结构设计 有关 ，谐波 电流随着 铁心饱和程度 的升 高而增加 。② 发电源质 量较差。 比如发 电机 的三相绕组很 难绝对对 称 ，加之铁心设计不均匀 ，会产生少量 谐波 。③用 电设备 。比如变频装 置 、电弧炉 、家用电器 、气体 放 电类 电光源 和晶闸管 整流设备 等。对于电力系统而言 ，谐波 主要来 自发 电设备 和用 电设 备。国内许 多工业 企业 都有着严重 的谐波污染 ，特别是变频电源和直流用 电器 的使用 ，使 ５次谐 波和 ７次谐波含量骤增 。 其 中， 损失在小用户 中体现地不 明显 ， 但对于大功率用户 而言 ，谐 波的增加会加 速变压器、电动机等 的衰老 ，还会缴纳更多的电费。 ２ 电力 系统 谐 波 对 电力 计 量 的 影 响 ２ ． １ 电力系统谐波对 电感 电表 的影响 电感式电能表利用磁感应产生一定的力矩 ， 推动内部元件运 行 ，从而计算测量所耗 电能。运行时 ，电压线 圈产生的电流磁通 来 自以下 ２部分 ：穿过铝盘在 回磁板作用下形成工作磁通 ；通过 左 、右铁轭形成磁通 。电表工作时，电压线圈与电流线圈之间产 生的为交变磁通 ，经哪些位置穿过铝盘 ，便会在该处形成感应电 流。电流与磁场发生作用产生动力 ，可以推动铝盘运转 。此类电 能表多 以基波为基础 ， 而基波与谐波融合后产生的电流和 电压均 处 于 畸形 状态 ，因此 ，谐 波 会 影 响 电能 表计 量 的 准 确性 。 ２ ． ２ 电力系统谐 波对 电子 式电能表 的影 响 电子式电能表有着广泛应用 ，与 电感 电表相 比，电子式 电
罗锦 平
（ 广州电网有 限公 司茂 名高州供 电局 ，广 东 茂名 ５ ２ ５ ０ ０ ０） 摘 要 ：为 了保证 电力计量的精确性 ，必须减少电力谐 波对电力计 量产 生的不 良影响。简单介 绍 了电力谐 波及其 来源 ， 分析 了电力谐波对 电力计量工作的影响 ，并提 出了相 关建议。 关键词 ：电力 系统谐波 ；电力计量 ；电子式电能表 ；交流电网
表的计量误差较小。电子式 电能表 多采用 Ａ／ Ｄ方式 ，运行大致 要经过乘法器运动 、处理器分 析和显示输出几个步骤 ，电表设 备运行在 国家规定范 围内，依据 ５ ０ Ｈｚ 标准进行 。如果 以基波 计量为标准 ，则 电子式电能表的误差要超出感应式电表很多 。 ３ 正 确 处 理 电 力 谐 波 针对电力谐波所产生 的危 害 ，以及 可能造成的损失 ，应积 极 采取处理措施 。 目前 ，谐波治理 主要 有无 缘滤波装置和有源 滤 波器两种治理方式 ，前者装置简单 ，成本 较低 ，但滤除不干 净 ；后 者 采 用 大 功 率 电力 电气 器 件 ，成 本 昂 贵 ，在 额 定 功 率 范 围 内可 将谐 波全 部 滤 除 。 此外 ，还 可 以从 以 下 ３点考 虑 。 ３ ： １ 电力谐波在 电力计量 中的合理运用 受 电力谐波 的影 响 ，电力计量方式通 常有 ３种形式 ：①纯 基 波计 量法。即在计量工作 中只测量基 波功率 ，忽视滤波或将 其 过滤 掉 ，以增 强电表的抗干扰能力 。②计算谐 波功率和基波 功 率。提高电表功率 的反应速度 ，使 电表能将所 消耗 电能准确 地 显示 出来 ，以提高 电量统计速度 。③严格 区分基波功率和谐 波 功率 ，分别展 开计量工作 。 ３ ． ２ 确立谐 波计量的正确发展方 向 目前 ，我国采用 全能计量 的方式 ，在基波 与电力 相对稳定 的状况下 ，准确 度较高。如果遇到谐波干扰 ，则 干扰 程度往往 会超过计量设备 的极 限，甚至出现较大的误差 。为 了减少误差 ， 在未来 的发 展中需将基波与谐波进行 隔离 、分别 计量 ，并对 电 力 系统进行 简化 ，对受到谐波影响 的电表计量误 差进 行建模 ， 对误差形成 的原 因进 行详细分析 ，从而计量 出电表受 到谐 波影 响电流 的具体额度 。 ３ ． ３ 顺应谐 波电表 的发展趋 势 谐波 电表是可 以对谐 波干扰进行准确计量 的电表 。在研 制 过程 中 ，科 学家采用 多种先进 的技术 ，使谐波 电表 可区别 基波 与谐波 ，且具有各项 电能的计量功能 。其优势 主要表 现为可有 效避免 由于电表 内部 零件失灵 、倾斜度扩大或机械运 转等因素 引起 的误差 ，但在 目前还 未形 成科学 、合理 的收 费体 系 ，未广 泛普及 。 ４ 结束语 电力设备是 电力 系统 的重要组成部分 ，也是 电力谐波 的主 要来源 ，因此 ，电力谐 波在电力系统运行 中是不可避 免的。其 危害较大 ，易损坏设备 、形成谐波污染 ，且对 电力计量工 作的 影响较大 ，但 同时也促进 了电力计量技术 的提升 。因此 ，要 正 确认识谐波 ，并对其进行有效的处理。 参 考 文 献 ［ １ ］ 叶保恒 ． 电力计量中电力谐 波的影响与有 效措施 ［ Ｊ ］ ＿ 硅谷 ， ２ ０ １ ５ ，２ ０（ １ ） ：１ ５ ５ — １ ５ ６ ． ［ ２ ］ 俞 文． 电力 系统谐 波对电力计量的影响 ［ Ｊ ］ ． 企业技术开发 ， ２ ０ １ ４ ，３ ３（ ２ ４） ：８ ９ ． ９ ０ ． ［ ３ ］张克武． 试论 电力 系统谐波对 电力计量 的影 响 ［ Ｊ ］． 科技技 术 应 用 ，２ ０ １ ３ ，２ ４（ ２ ７ ） ：１ １ ５ ． ［ 编辑 ：张思楠 ］ （ 英 文 摘 要 、 关键 词 下 转 第 ９ １页 ）