浅谈谐波对油田电网的危害及管理措施

摘　要：近年来，随着冀东油田不断发展和油田电网的迅速发展，油田电网非线性设备和负荷的大量使用，使谐波的产生有了巨大的危害，谐波对电网的干扰愈加严重和复杂，将会导致电网供电质量下降。目前，谐波污染、电磁干扰、功率因数降低已被列为电力系统的三大公害。为保证油田电网和电气设备的可靠运行，践行“保电就是保油”的宗旨，因此必须加强对油田电网谐波的监测、管理并采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。

关键词：谐波的产生　谐波的危害　谐波的管理

一、概述

在理想情况下，优质的电力供应应该提供有正弦波的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。谐波会引起电气设备附加损耗和发热,缩短使用寿命，甚至损坏；谐波注入电网后使无功加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。为保证油田供电系统中所有的电气、电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常谐波的工作，践行“保电就是保油”的宗旨，因此必须加强对油田谐波的监测、管理并采取有力的措施，抑制并防止电网因谐波危害所造成的严重后果。

二、供电系统谐波的产生

在油田的供电系统中，由于非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不成线性关系的负荷时，就形成非正弦波电流。任何周期波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整数倍，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第五十次谐波组成。不同频率的谐波对不同的电气设备会有不同的影响。

谐波主要产生于两类元件：①含半导体的非线性电气元件；②含电弧和铁磁非线性设备。由于这两类元件广泛存在于电力线路中，所以谐波来源于以下两个方面：①发电电源本身以及输配电系统产生的谐波，如发电机、变压器等；②用电设备产生的谐波，如整流换流设备、不间断电源、变频装置、风机、空调、计算机等，经统计表明：有整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。

可见谐波存在于油田电力生产、传输、转换和使用的各个环节，具有普遍存在的特征。

三、谐波对油田供电系统的危害

1.对变压器的影响

由于谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在还增加了铜损，谐波电流还会引起外壳、外层硅钢片或某些紧固发热，并引起变压器振动，使变压器噪声增加，降低变压器的利用率。

2.对电动机的影响

在油田整个供电系统中，电动机负荷约占整个负荷的85%左右，而仅油田110kV变电站压缩机出线负荷就占10kV总负荷的65%左右，因此，谐波对电动机的影响最为明显。电力谐波对旋转电动机和电工设备的主要危害是导致铁损和铜损增加，设备整体或局部过热，温度上升从而加速绝缘老化，缩短寿命。此外谐波转矩还会引起电动机的震动，噪声增加。

3.对输电线路的影响

由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体发热，破坏绝缘，严重时造成短路，甚至引起火灾。

四、抑制油田供电系统谐波的一般对策和管理措施

1.油田电网贯彻执行有关谐波的国家标准，加强谐波管理

油田各个公用电网的谐波电压限制和注入公共连接点的谐波电流必须符合GB/T14549-1993 《电能质量　公用电网谐波》规定，限制消除谐波对电力设备及装置的有害影响；各用电设备，经过试验证实，符合GB 17625.1-2003《电磁兼容　限值　谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》要求才允许接入到配电系统中。

2.在油田各个变电站降压变压器的低压侧并联电容器组，并在其回路中串联电抗器

为了回避谐波的影响，必须采取消除谐波影响的措施，其中一条重要的措施就是在电容器回路中串联一定数值的电抗器，即造成一个对n次谐波的滤波回路。当串联电抗器的n次谐波感抗与电容器的n次谐波容抗相等时，即nwL = 1/(nwC)时构成串联谐振条件，则母线的n次谐波电压将被抑制得干干净净。

3.在油田110kV变电站直流系统中选用三辰厂家生产的加装EMI滤波器的整流装置

4.加强谐波的监测，应在油田电网中安装电能质量在线监测仪，并随时进行监测，保证电网电能质量和电网安全运行

虽然在电网中并联了高压电容器成套补偿装置、整流装置上加装滤波器等，抑制了一定的谐波产生，但是随着油田负荷的不断增加，我们无法随时掌握电网谐波是否符合表4-1和表4-2的规定，因此需要更加深入的探讨研究在油田电网上是否安装电能质量在线监测仪以更好的随时监测电能质量。

五、结束语

谐波的产生及抑制是复杂的，要解决供电系统中的谐波问题，必须要在供电公司、油田作业区、联合站等单位多方共同努力下，按照电网的相关政策、相关制度限制谐波，一定要把谐波控制在较微小的范围内，从而保证油田电网和电力设备的安全运行，杜绝因谐波造成的电力安全事故。

参考文献

[1]吴新辉，《用电检查》，中国电力出版社，2006.8.

[2]吴竞昌，《供电系统谐波》[M]，中国电力出版社，1998.5.