配电系统谐波治理方案的研究及应用

摘要

随着电力系统的不断发展和用电负荷的不断增长，特别是非线性、冲击性等谐波源电力用户设备不断投入电网运行，如大容量整流装置、电弧炉等，引起系统电压波形畸变，即有谐波电流产生。谐波未能得到很好的治理，这些谐波由配电系统进入电网，致使电力系统中的电能质量问题日益严重。严重的谐波污染对供配电系统的电能质量造成了极大的危害，如：电流和电压波形畸变；电压波动及闪变加剧；功率因数降低；供、配、用电设备发热严重，电网供电能力(容量)下降，用电设备的利用率降低；线路和变压器损耗增加并加速老化；电子设备及控制系统受干扰而无法正常工作；继电器误动作；传统的无功功率补偿装置损坏加剧，运行费用增加，等等。因此，对非线性负载产生的谐波进行治理已成为迫切需要。本论文主要针对配电系统中的谐波问题进行研究、分析，提出谐波治理方案及谐波治理的基本方法。 本论文首先介绍了谐波的基本概念、谐波对电力用户以及供配电设备运行的危害及经济损失的影响、主要谐波源特性的分析、谐波的相关标准等基础理论及概念。其次阐述了谐波的治理技术，涉及谐波的测量理论的论述，实际测量方法，谐波治理技术的理论论述，包括无源滤波技术及有源滤波技术等，各种滤波技术的特点、适应性及发展情况等。 在基础理论研究的基础上，本论文依据镇江供电公司电能质量监督发现的问题，针对某电力用户谐波超标情况，对无源滤波技术在具体工程的应用进行了分析和论证。在工程应用案例中，通过对某电力用户进行实地谐波测量，应用谐波分析方法，分析了用户设备谐波情况，根据测量和分析的结果，针对电力用户供电系统的现状，设备的负荷特性，通过谐波计算及滤波器设计计算，确定无源滤波器治理方案。在谐波补偿装置投入运行后，再次进行了实地谐波测量，通过比较谐波补偿前后数据及国家标准要求，分析了谐波治理的效果。

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第一章 绪论

§1.1电力系统谐波问题的提出及研究的意义

§1.2谐波补偿技术的国内外研究进展情况

§1.2.1谐波补偿技术的历史及现状

§1.2.2谐波补偿技术的发展

§1.3本论文研究的目的和内容

第二章 谐波问题基础理论研究

§2.1谐波的基本理论

§2.1.1谐波的基本概念

§2.1.2非正弦电路的功率

§2.2谐波的危害

§2.2.1谐振

§2.2.2谐波对电网的影响

§2.2.3谐波对旋转电机和变压器的危害

§2.2.4谐波对继电保护和电力测量的影响

§2.2.5谐波对通信系统的干扰

§2.3主要谐波源的谐波分析

§2.3.1整流器

§2.3.2电弧炉

§2.3.3电气机车

§2.3.4家用电器

§2.4谐波的测量

§2.4.1电力系统谐波变化的特点

§2.4.2谐波测量的主要内容

§2.4.3谐波检测的方法

§2.4.4谐波测量的目的

§2.4.5谐波测量的分类

§2.4.6谐波测量仪器的功能和精度

§2.5电网谐波的标准

§2.5.1国外谐波的标准和规定

§2.5.2我国谐波的标准和规定

§2.6本章小结

第三章 谐波治理措施的研究

§3.1无源滤波器

§3.1.1单调谐滤波器

§3.1.2双调谐滤波器

§3.1.3高通滤波器

§3.1.4无源滤波器的设计

§3.2有源滤波器

§3.2.1单独使用的并联型APF

§3.2.2并联型APF与LC滤波器混合使用方式

§3.2.3注入电路方式

§3.2.4旋转电机并用方式

§3.2.5单独使用的串联型APF

§3.2.6串联型APF与LC滤波器混合的使用方式

§3.2.7串并联型APF

§3.3本章小结

第四章 谐波补偿技术的工程应用

§4.1谐波测量与分析

§4.1.1用电概况

§4.1.2谐波测试分析

§4.2滤波器选择及计算

§4.2.1滤波器方案

§4.2.2滤波器参数分析计算

§4.3治理效果分析

§4.3.1测试结果

§4.3.2效果分析

§4.4本章小结

第五章 工作总结与展望

§5.1工作总结

§5.2展望

致谢

参考文献

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