区域电网谐波分层控制和多谐波源集中治理

1 前言

丽水电业局地处浙西南山区，该地区负荷密度较小，但小水电资源丰富。现有220kV变电所一座，水电厂有上标电厂装机16000kW，成屏电厂装机8000kW，两电厂年发电量超过7000kW ·ho全区境内还有400余座并网中小水电站作为电网的补充电源。目前，丽水电网形成了以220kV为枢纽,110kV主网架覆盖全区9县(市)，35kV、10kV及低压线路为辐射，小水电为补充电源的供电网络。

随着经济的发展，大量非线性负荷如中频炉、电弧炉等设备投入电网运行，使公用电网的电压波形发生畸变，损耗增加，电能质量下降，已多次发生压变、流变绝缘击穿，电压无功综合控制器电压指示不准，低谷时段电容器不能正常投运，保护异常动作，功率因数表指示失真，小水电机组有时不能并网发电，有的电厂机组震动强烈、噪声增大、出力受到严重影响，继电保护调试时由于试验电源谐波含量大，调试困难等，谐波污染已成为影响丽水地区电网电能质量和安全经济运行的主要因素之一。另由于谐波电流在电网内流动，产生附加损耗和谐波电压降，使电压合格率降低，电网损耗增加。由于浙江民营经济的特点，中小企业星罗棋布，其运作以市场为导向，随着小五金等行业的发展，大量非线性负荷如中频炉、电弧炉等设备投人运行。造成变电所的一条lOkV出线就有几家非线性负荷接人，较远的则通过35kV线路接人。这类负荷单个规模小，但累计的规模很大，靠用户自己进行谐波治理，费用高，难度大，由于中小企业的非线性负荷如中频炉等本身的设备投资不大，如要求配备滤波装置，其设备投资往往与生产设备相当，企业主一般均不愿承担。而一个变电所的lOkV母线往往供许多家非线性负荷企业，如仅其中一家投入滤波器，将吸收几家非线性负荷设备产生的谐波电流，有可能会造成滤波器的过载而烧损，这样，也为谐波治理增加了困难。

2 谐波源及分布情况

丽水地区进行谐波普测的220kV变电所有1个：丽水变，1lOkV变电所有12个：金溪变、碧湖变、西屏变、缙云变、岩泉变、龙泉变、壶镇变、古市变、庆元变、温溪变、云和变、景宁变，35kV变电所4个：城北变、松阳变、大港头变、东源变，总共17个变电所。所测几个变电所均有一到几个谐波指标超标，有超标现象的变电所占所测量变电所的100％ ，不仅如此，某些变电所还存在严重的电压波动和闪变问题，详细情况分述如下(注：若无特别说明，本文表格中有 的谐波指标数值均指该值已超过国标限值)。

2．1 220kV电压等级

丽水地区只有一座220kV变电所：丽水变，220kV电压等级中以3次、5次为主导谐波(见表1)，其中3次谐波含有率及总谐波电压畸变率已超标，其值分别为2．1％和2．4％ ，超标31_25％和21％ 。

2．2 1lOkV电压等级

由于丽水地区35kV及以下电压等级的谐波情况比较严重，所以有些变电所如温溪变、岩泉变、龙泉变、庆元变和壶镇变，只测了35kV、lOkV电压等级的谐波，从目前所测量的1lOkV电压等级的谐波情况来看(见表2)，3次、5次谐波为主导谐波，其中金溪变1lOkV母线3次谐波电压含有率及电压总谐波畸变率均已严重超标，其值为4．9％ 和5.05％ ，超过国标限值达206．2％ 和152．5％ ；丽水变3次谐波电压含有率及电压总谐波畸变率也已超标，其值为2．2％ 和2．5％ ，超过国标限值达37．5％ 和25．3％ ；古市变5次谐波电压含有率刚达到国标限值，电压总谐波畸变率接近国标限值。

2．3 35kV电压等级

35kV母线3次、5次谐波电压含有率及电压总谐波畸变率有超标现象的变电所占所测量变电所的90％(见表3)，主导谐波为3次、5次和7次，谐波指标超标范围在2．3％ 一145．8％ 之间，其中以壶镇变超标最为严重，其35kV母线5次谐波电压含有率及电压总谐波畸变率分别为5．9％ 和6．3％ ，超标达145．8％和111．1％ 。

2．4 lOkV电压等级

lOkV母线3次、5次谐波电压含有率及电压总谐波畸变率有超标现象的变电所占所测量变电所的9o％(见表4)，主导谐波为3次、5次和7次，谐波指标超标范围在3．12％ 一600％之间，其中以大港头变超标最为严重，当电容器组不投运时，lOkV母线3次、5次谐波电压含有率及总谐波电压畸变率分别为：3．3％ 、12．3％ 和12．7％ ，超标百分比分别达3．12％ 、284．4％ 和218％ ，当电容器组投运时，造成7次、5次谐波放大，超标更为严重，总谐波电压畸变率超标百分比竟然高达600％ 。

从以上数据可知，220kV电压等级以3次、5次为主导谐波，其中3次谐波含有率及总谐波电压畸变率已超标，丽水变220kV母线3次谐波电压含有率超标与别的地区有所不同，变压器深度饱和引起

3次谐波电压增大只