电网中存在的谐波与大量运行的并联电容器组相互作用，会产生谐波放大甚至出现并联谐振，严重影响电能质量和电网的安全经济运行。本文分析谐波的产生原理、危害，研究了抑制谐波放大的方法，得出了解决电容器谐波问题的关键。
随着现代工业的发展，电子装置的应用日益广泛,配电网中的谐波污染也日益严重。换流设备和电弧炉等非线性用电设备产生大量谐波注入电网，造成电压波形畸变，使电能质量下降，给发供电设备的安全经济运行造成较大影响。当配电网中的电压波形发生畸变时，接入并联补偿电容器后，可能发生并联谐振，使谐波电流放大，影响电网的正常运行且减少电容器的使用寿命。
谐波对并联电容器的危害
电网谐波与并联电容器的运行有较大的关系，因为电容器可能使电网中的谐波电流放大，有时甚至在电网中产生谐振，使电器设备受到严重损坏，破坏电网的正常运行。在供电系统中作为无功补偿用的并联电容器，对于某次谐波若与呈感性的系统电抗发生并联谐振，则可能出现过电压而造成危害。过大的谐波电流可能使电容器寿命缩短、鼓肚、熔丝群爆甚至烧损。
谐波抑制方法的分析
通常对配电网来说，对谐波进行抑制是很必要的，实际中应用的方法主要有两种：⑴使用串联电抗的无功补偿电容组。相当于再电容旁边串联一个电抗，从而消除由于电路成容性而带来的谐波震荡；⑵使用电力有源滤波器，滤除高次谐波。
电力有源滤波器的基本原理图
使用电力有源滤波器抑制谐波，具体有以下分类：
（1）并联单独使用方式
这是电力有源滤波基本的构成方式。将PWM逆变器并联在电网上，相当于一个受控电流源，产生与负载谐波大小相同而方向相反的谐波电流，使得电源电流被补偿为正弦。这种方式下，电源基波电压全部加在逆变器上，因而装置容量较大。这种方式的电力有源滤波器具有连续调节无功功率的功能，能在补偿谐波的同时动态补偿无功功率。一般适用于感性负载。
（2）串联单独使用方式
将有源滤波器均通过变压器串联在电源和负载之间，相当于一个受控电压源。通过控制有源滤波器的补偿电压来改变负载端的电压，可以消除电源电压可能存在的畸变，从而使电源电流为正弦。适用于容性负载。
（3）与LC滤波器并联使用
这种方式是将PWM逆变器和LC滤波器全部一起并联到电网里，LC滤波器则可以用来与有源滤波器分担补偿相同次数的谐波，则可降低所需逆变器的容量，若用来补偿较高次的谐波，则起到了补充有源滤波器补偿性能的作用。在这种方式下，有源滤波器也可以对无功功率进行调节。
（4）与LC滤波器串联使用
这种方式是先将PWM逆变器和LC滤波器串联起来，然后把串联后的电路全部一起并联间的并联谐振，即所谓的谐波放大现象，以改善 LC滤波器的谐波补偿效果。其逆变器不承受基波电压，因而逆变器的装置容量大大减小。
（5）与LC滤波器混联使用
将有源滤波器均通过变压器串联在电源和负载之间，相当于一个受控电压源。与方式（3）等效。由于其所需逆变器的装置容量很小，一般不超过负载容量的3％，因而颇受关注。
两种方法的比较
对于串联电抗抑制谐波的方法，因为原理简单，容易理解而且实现并不困难，因此被认为是一种高效成熟的抑制方法。但是由于其本质上是将系统整个的容性降低，这势必影响到无功补偿的效果。所以对于电抗值的选取要依据不同的要求来进行，因而对于多个无功补偿站的复杂系统来说，存在不小的困难。
对于用电力有源滤波器进行谐波抑制的方法，适应性强，是从根本上消除谐波的方法，而且对于无功补偿的影响基本可以忽略。所以是抑制性能较强的一种方法。但是由于电力系统的滤波器需要很高的成本，而且滤波具体的实现原理比较复杂，需要的开销要大的多。所以现在未被广泛使用。
配电网中谐波的限制措施
谐波源就是接入电网的非线性负载元件，从电网取得50Hz基波电流，同时向电网注入两倍于50Hz及以上整数倍频率的电流的电气设备。谐波源有两种，谐波恒流源和谐波恒压源。在电网中存在并实际发生作用的谐波源主要是谐波恒流源。各种非线性负荷元件，如换流装置、电弧炉、感应加热炉等都为谐波恒流源。
所以限制措施为：一是对谐波源采取措施，减少谐波含量，；二是限值并联电容器对谐波的放大程度；三是综合考虑电容器和电抗器对谐波的承受能力，当超出承受范围时，应考虑采用滤波器。
配电网有电压水平低，用电负荷沿线分流，负荷率低，功率因素变化频繁等特点,一般电网谐波随着时间和负荷在不断变化的，所以串联电抗器是普遍采用的方法。配电网的补偿电容器的主要作用是补偿基波无功电流，不应承担滤波作用，电容器组只要不出现谐波谐振和谐波严重放大，就可以基本保证电能质量及电网的安全运行。
滤波器安装在用户站比较合理，经济。单独使用的并联型有源滤波器可以连续调节无功功率，产生与负载谐波相反的谐波电流，调节灵活，动态效应比较好。与LC滤波器串联使用的并联型有源滤波器抑制谐波放大作用也很好，而且装置中的逆变器容量不大，成本不高。这两种有源滤波器在配电网中应该有很好的应用前景。
（摘编自《电气技术》，原文标题为“配电网中补偿电容器谐波放大的抑制”，作者为邹德增。）
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