港口供電係統中諧波的防治探討
科技專論
作者：李偉光
【摘要】港口供電係統中諧波的產生能夠對供電係統產生諸多危害，必須采取有效的措施以防治諧波對供電係統的幹擾。分析了港口供電係統中諧波作用下的元件模型及諧波對供電係統的影響，最後提出了控製和預防諧波產生的具體措施。
【關鍵詞】港口電力；諧波；危害；防治
隨著我國港口建設步伐的不斷加快，港口用電設備也日趨增多，供電係統的穩定性與可靠性就顯得尤為重要。港口供電係統中存在著很多非線性負載，如矽整流設備、放電類電光源設備等，在電力係統的運行中，這些非線性負載會產生很多高次諧波，諧波能夠使供電設備發熱，引起跳閘甚至是火災，影響供電穩定性。因此，了解諧波的產生及其影響，進而采取相應的措施以提高港口供電質量，對於港口的供電運行及港口企業的正常生產具有重要的現實意義。
1、港口供電係統中諧波作用下的元件模型
1.1變壓器
當諧波次數不是太高時，變壓器繞組間及繞組中匝間電容可以忽略.因而其等值電路為一連接原副邊節點的阻抗支路可表示為：。其阻抗值由繞組電阻和漏抗所組成.漏感值近似認為一常數，其電抗值為相應基波電抗與諧波次數乘積，即XTn=nXT1，式中XT1為變壓器基波電抗，在高次諧波作用下，由於繞組內的集膚效應明顯增加，電阻值增大並與諧波次數的平方根成正比，此時變壓器的諧波阻抗可表示為：ZTn=nRT1+jnXT1
1.2輸電線路
輸電線路的均勻分布參數常以集中參數的II型等值電路，若以r01，x01及b01分別表示線路單位長度的基波電阻、電抗和電納，線路長度為L，則諧波作用下的線路參數為：
ZLn=（r01+nX01）L
YLn=jnb01L
1.3負荷
在基波作用下係統的負常用一台等值電動機與一個電阻並聯來表示一條母線上的綜合等值負荷，當進行諧波潮流分析計算時利用供電點上已知基頻有功和無功潮流，設電抗與頻率有關而並聯電阻保持常數不變.等值電路。
2、港口供電係統中諧波的影響
2.1諧波對輸電線路的影響
如果電網中含有高次諧波電流，則高次諧波電流會使輸電線路功耗增加。當注入係統的諧波頻率位於網絡諧振點附近的諧振區內時， 對輸電線路會造成絕緣擊穿，尤其是電纜線路。如今港口供電係統中， 幾乎都采用電纜供電，電纜線路對地電容比較大，而感抗較小，所以很容易形成諧波諧振，造成絕緣擊穿。
2.2諧波對變壓器的影響
諧波電壓的存在增加變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及絕緣的電場強度，諧波電流的存在增加銅損。對帶有非對稱性負荷的變壓器而言， 會大大增加勵磁電流的諧波分量。諧波電流，特別是3次諧波侵入三角形連接的變壓器，會在其繞組中形成環流，使繞組發熱Y形連接中性線接地係統中，侵入變壓器的中性線的3次諧波電流會使中性線發熱。
2.3諧波對供電係統可靠性的影響
如果繼電保護裝置是按基波負序量整定其整定值大小，而且諧波幹擾疊加到極低的整定值上，則可能會引起負序保護裝置的誤動作， 影響供電係統安全。特別對於電磁式繼電器來說，諧波常會引起繼電保護及自動裝置誤動或拒動，使其動作失去選擇性，可靠性降低，容易造成係統事故，嚴重威脅港口供電係統的安全、可靠運行。