发表时间：2020-11-12T11:05:14.873Z 来源：《当代电力文化》2020年第18期作者：晁春萍
[导读] 从谐波对光伏电站设备的危害着手
晁春萍芯模
华能塔什店电厂新疆库尔勒市 841000
手动抽油泵摘要：从谐波对光伏电站设备的危害着手，结合光伏电站电能质量在线监测的数据进行分析及现场出线事故跳闸后的故障录波器波形进行分析，得出光伏电站的电能质量合格的必要性和谐波治理的必要性。 关键字：电力系统、谐波产生及危害、谐波抑制
光伏电站的逆变器将汇流箱汇集后的直流电转化成交流电时，功率开关元件产生的谐波，势必对注入的电力系统造成污染，本着“谁污染，谁治理”的原则，各光伏电站应该安装电能质量在线监测装置，加强对本站母线电能质量的监视，根据GB/T14549-1993《公用电网谐波》的规定，及时发现本站的电能质量是否合格，采取投运SVG的措施，改善电能质量，确保电力系统安全、经济运行。本次我们从谐波的危害、谐波抑制着手，论述谐波对光伏电站的潜在危害，提醒光伏电站的值班员按照调度规定及时投运SVG，在投入SVG的电能损耗和谐波事故中权衡轻重。
一、谐波对光伏电站设备的危害：
1.大量的谐波电流、电压在电网中游荡，并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热。光伏电站的电缆灼伤、电缆头爆炸及出线电压互感器的烧毁。如下图所示： 2.谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
电压互感器过热、爆炸
3.大量的谐波源变频或整流设备及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
4.谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量；则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。
5.电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量仪表的误差主要反映在电能表上。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。
6.负载的功率因数对光伏电站的影响
当逆变器的逆变效率发生变化时，整体的运行效率也会发生着改变，除此之外，外部的因素也会影响到逆变器的运行效率。现阶段，光伏电站的发电成本比较高，为了进一步的发挥出电站能的最大限度，满足更多的用户用电需求，通常情况下会选择电子节能灯作为照明灯具。设备在整体运行的过程当中，有些能量会被无用功消耗，如果所消耗的能量得不到补偿，就会造成太阳能的浪费，大大降低了电站的运行效率。
7.畸变电流和谐波对功率因数的影响毛纺织品
谐波会降低功率因数，在线路当中，如果电压和电流的频率处于相同状态时，线路在传输的过程当中会存在有功功率和无功功率。线路中的电压和电流不一致时，线路只会对无功功率进行传输，线路电
压和电流之间的相位角、谐波含量会影响功率因数，除此之外，有功功率与视在功率的比值也会对其造成影响。当线路当中的输入电流波形发生变化时，在线路当中就会存在着高次谐波，此时输入回路当中的功率因素是不能达到一的，总谐波的失真度也会越来越大，此时功率因数就会越来越低。功率因数会受到畸变和谐波的影响，整体数据不能够用电路呈容性进行计算。
二、光伏电站谐波的分析
从光伏电站现场的电能质量在线监测装置上看
35kV的光伏电站，其谐波总含量THD（%）为3.121，奇次谐波中的三次谐波含量为2.897，均超过了GB/T14549-1993《公用电网谐波》的规定值：谐波总含量THD（%）3.0、2.4。
另外，从某35kV的光伏电站的出线断路器跳闸后的故障录波器波形来看：
在光伏电站的出线跳闸后，逆变器的低电压穿越动作后，使得母线电压波形畸变，相电压由20kV达到87kV，达到SVG过电压定值
双向推车42kV，使得SVG断路器事故跳闸。8个周期的过电压对站内的电缆头、电压互感器、箱变等造成严重的影响，热积累到一定程度导致设备绝缘老化，减少站内设备的使用寿命。
三、光伏电站谐波的抑制
SVG是一种静止型动态无功补偿装置，通过调节电压的副值和相位，或者控制交流侧电流，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。同时SVG成套装置还满足无功功率、电压调节、功率因数及谐波治理等方面的技术要求，故SVG有谐波治理的功能，各光伏电站必须及时投入SVG，提高注入电网的电能质量。部分电站认为投入SVG会导致本站的用电量增加，为提高本站的上网电量，不愿意投运SVG，实际谐波导致的电能损耗和潜在的绕组老化、绝缘降低的威胁远大于SVG消耗的电量；还有3个20MWp的光伏电站接入一个汇流站的情况，仅靠一家投入SVG是不能满足电能质量合格的要求的，需要大家都按照设计的容量进行正常投运。华能焉耆光
艾罐伏电站就存在接入110kV的汇集站的35kV母线上，SVG投入后电能质量仍不能满足国标的要求，经过调查发现其他两个光伏电站的SVG为了节约耗电量就没有投入，且母线电压偏低，逆变器频繁地出现甩负荷的现象，电能质量相当恶略，提高汇集站值班员的运维能力刻不容缓。
悬式绝缘子
四、谐波治理方案
有源电力滤波器AFP是是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，能够补偿无功，针对不同大小以及频率的谐波可以展开跟踪和补偿。相对于无源LC滤波器来说，在吸收固定频率和不同大小谐波的过程当中，呈现出被动的状态，APF可以对谐波和无功进行分离，在处理的过程当中会应用采样负载电流，能够对主动输出的电流大小进行控制，除此之外还能控制电流的频率和相位，降低负债当中的
相应电流，可以实现动态化的跟踪补偿。光伏电站电能质量谐波在整体治理的过程当中，需要在SVG接入点装设高压型的APV，以此能够对无功电流进行补偿，有效提高电网的功率因数。高压A VP能够对谐波开展统一化的处理，提升系统的谐波综合补偿能力，补偿装置在开展运行之后，能够进一步改善电网的电能质量，在分析HAPF设备的过程当中，当环路KP和KI过大的时候，会引发电流环PID调节超调，谐波电流也会被放大，需要工作人员进一步到现场对电流参数进行修改，电压锁相环偏差自动修复以后，整体装置没有出现其他的问题。为了进一步降低谐波对系统的影响，需要对传统的控制系统进行调整，将有功电流内环指令作为参考值，对有功功率进行调节，根据电网输送的无功功率获取最佳的参考值。谐波电流在整体检测的过程当中，需要在谐波旋转坐标下才能更好的实现，经过谐波旋转坐标变换能够提取直流量，采用传统的控制器即可实现对指定次谐波电流的无静差控制。
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